為了推動中國經濟的高質量發(fā)展和中國式現代化，數字孿生為新型工業(yè)化的企業(yè)管理提供了數字化的基礎。數字孿生展示了人類對復雜系統(tǒng)的掌控能力。無論是城市、工廠還是坦克，數字化后都能輕松地掌控它們。在軍事演練中，指揮員可以通過大屏幕實時監(jiān)控戰(zhàn)斗情況，將物理世界映射到數字空間中。疫情期間，機場匝道應用人臉識別技術，通過傳感器將數據傳輸到后端平臺，有效地控制了人員流動。全球對數字孿生的需求不斷增長，推動了各個行業(yè)的迅速發(fā)展。同時，以數字化和自動化為重點的新型工業(yè)化發(fā)展趨勢也在拉動對數字孿生及其應用的需求。然而，僅僅將現實映射到數字空間是不夠的，還需要構建新的商業(yè)邏輯和價值閉環(huán)，才能真正釋放數字孿生帶來的新生動能。過去，數據都存儲在個人電腦中，管理者需要親自去每條生產線、每臺設備、每個儀表上獲取數據，而數字孿生技術打通了整個場景的數據，實現了實時監(jiān)控和維護，并創(chuàng)建了統(tǒng)一的數字化管理平臺。數字孿生釋放價值有兩個新特征：一方面，數據是實時動態(tài)的，價值是實時涌現出來的。另一方面，孿生系統(tǒng)是多源疊加的，如智慧高速數字孿生包括高速路、汽車、道路兩旁的一草一木或其他參與者的數據來源匯聚并疊加在一起。數字經濟應用實踐專家駱仁童博士總結數字孿生的特征：在數字孿生的加持下，管理規(guī)律將不再局限于實體場景中，而是將物理空間產生的互動數據匯入數字空間中融合分析，校準并捕獲規(guī)律，進而再投射到真實場景中，讓預測和控制 效果更好。
對于工業(yè)企業(yè)來說，智能制造通常需要在設計和運營階段進行大量投入。這兩個階段都可以引入數字孿生技術，并自然延伸到銷售階段，實現從“工廠”到“客戶”的全流程。以下三個典型的系統(tǒng)是目前常見的數字孿生應用。產品數字孿生系統(tǒng)是一個復雜的模型，它描述了產品在其生命周期中的演化過程。這個過程是分層次、分階段且相互交互協同的。在產品設計階段，設計者需要深入理解用戶的需求或意愿，這些需求決定了產品的結構、配置、功能以及微小的差異。由于產品是由多個零部件組成的，因此需要建立用戶需求與產品配置之間的關系。這種對應關系通常需要在虛擬空間中進行映射。數字孿生體不會隨著物理產品的消亡而消失，它們可以為新一代產品的設計和研發(fā)提供借鑒模型。在產品制造階段，產品的制造過程數據，如生產進度、外協需求以及產品質量等，都會實時記錄在產品數字孿生體中?；谏a約束、生產目標、產品工藝等因素，可以實現對產品行為和狀態(tài)的生產監(jiān)控和控制，使產品的制造情況完全透明化。在產品使用和運維階段，物理產品的所有使用狀態(tài)變化、組件變更信息、產品性能的退化信息都會反饋到產品數字孿生體。物理產品在進入使用服務階段后，隨著使用時間的增加和使用次數的增加，可能會出現組件故障、磨損或損壞的情況，需要進行部分組件的更換。而產品數字孿生體與物理產品始終保持一致，會自動響應產品的組件變更信息。因此，可以看出產品數字孿生體是產品全生命周期的數據中心，它描繪了產品從設計階段、使用服務到報廢/回收的所有信息和模型。產品數字孿生體采用全數字量表達產品的幾何特征、性能、狀態(tài)和功能，作為全生命周期信息的唯一依據。同時，產品數字孿生體也是全價值鏈的信息集成中心，其主要目的是實現整個價值鏈中的價值在時間和空間上的無縫協同。這不僅包括共享產品的信息，也是一種在空間上基于信息唯一性的全價值鏈服務協同。因此，產品信息能夠在全價值鏈實現可追溯/可追蹤性，并能夠返回到產品數字孿生體中，最終形成信息高度閉環(huán)的產品數字孿生體。
生產系統(tǒng)數字孿生系統(tǒng)是一種將原材料轉化為產品的場所，也是信息流、能量流和物流相互作用的地方。根據不同的層次劃分，生產系統(tǒng)可以包括工廠、車間、生產線和加工單元。一個生產系統(tǒng)的全生命周期可以分為規(guī)劃與設計階段、施工建造階段、運營與維護階段以及報廢與改建階段。每個階段的目標不同，對信息的需求也不同，同時信息也具有不同的特征。數字經濟應用實踐專家駱仁童博士表示，在生產系統(tǒng)的全生命周期中，所需承載的信息不斷累積并從前一個階段傳遞到下一個階段，通過數字孿生系統(tǒng)可以實現面向產品制造過程多領域、全要素、全業(yè)務流程的融合信息。為了滿足信息流的流動性、集成性和可擴充性需求，需要使用面向生產系統(tǒng)全生命周期的數字孿生技術。以智能工廠為例，在構建工廠數字孿生系統(tǒng)的過程中，工廠數字胚胎包括利用BIM提供的精確三維模型數字化技術在工廠設計和規(guī)劃階段對工廠進行提前建模，先于物理工廠誕生，是一種集成生產性能指標、產品工藝規(guī)劃和調度模型的理想化數字模型。通過這種理想化數字模型來仿真工廠生命周期的制造活動，驗證工廠整體運行的可行性和效率。
供應鏈數字孿生系統(tǒng)是一種利用大數據和建模仿真技術，創(chuàng)建整個供應鏈的數字模型的方法。在供應鏈管理過程中，所有產品都會產生與其動態(tài)、性能和狀況相關的信息。通過收集這些海量數據，企業(yè)可以建立供應鏈各個節(jié)點，如倉儲、樞紐、運輸、配送；和業(yè)務環(huán)節(jié)，如庫存管理的模型。供應鏈上的各節(jié)點是最小的智能體單元，通過對這些智能體單元的建模和仿真，以及通過開放接口將模型串聯起來，可以在虛擬空間中使整個供應鏈網絡的功能運轉。供應鏈數字孿生系統(tǒng)的最終目的是通過實時的信息交互實現服務協作和服務追蹤管理。在供應鏈上下游中，每個工廠是一個業(yè)務節(jié)點（智能體單元），這些工廠形成工廠群數字孿生協同域。利用協同域中的工廠數字孿生體，建立一致的工廠指標評價體系，綜合各個工廠的協同目標、協同約束制定伙伴選擇策略，構建協同優(yōu)化模型，實現在工廠制造各個層級（車間、生產線、設備）和上下游工廠進行業(yè)務協同。工廠群可根據自身在供應鏈的定位和自身工廠制造運行特點構建可視化服務信息模型。下游工廠可根據服務需求定期通過點對點的可視化追蹤對上游工廠進行動態(tài)的監(jiān)督、評估和管理。
數字孿生打破了傳統(tǒng)產業(yè)鏈條的角色固化，形成了一些新的價值空間與機會。以前從原材料采購、設計、封裝到銷售的過程中存在時空距離的問題。數字孿生可以縮短距離，實現實時同步。需求可以隨時改變，只要實現中間數據的匯集，各方就能同步進行可行性分析和需求校準，在產品還未生產時達成共識。
