一、数字孪生生态系统
数字孪生生态系统由基础支撑层、数据互动层、模型构建与仿真分析层、共性应用层和行业应用层组成。其中基础支撑层由具体的设备组成,包括工业设备、城市建筑设备、交通工具、医疗设备组成。数据互动层包括数据采集、数据传输和数据处理等内容。模型构建与仿真分析层包括数据建模、数据仿真和控制。共性应用层包括描述、诊断、预测、决策四个方面。行业应用层则包括智能制造、智慧城市在内的多方面应用。
图1 数字孪生生态系统
二、数字孪生生命周期过程
数字孪生中虚拟实体的生命周期包括起始、设计和开发、验证与确认、部署、操作与监控、重新评估和退役,物理实体的生命周期包括验证与确认、部署、操作与监控、重新评估和回收利用。值得指出的是,一是虚拟实体在全生命周期过程中与物理实体的相互作用是持续的,在虚拟实体与物理实体共存的阶段,两者应保持相互关联并相互作用。二是虚拟实体区别于物理实体的生命周期过程中,存在迭代的过程。虚拟实体在验证与确认、部署、操作与监控、重新评估等环节发生的变化,可以迭代反馈至设计和开发环节。
图2 数字孪生生命周期过程
三、数字孪生功能视角
从数字孪生功能视角,可以看到数字孪生应用需要在基础设施的支撑下实现。物理世界中产品、服务或过程数据也会同步至虚拟世界中,虚拟世界中的模型和数据会和过程应用进行交互。向过程应用输入激励和物理世界信息,可以得到包括优化、预测、仿真、监控、分析等功能的输出。
图3 数字孪生功能视角