1.2 數字孿生的基本定義

2002年，邁克爾·格里夫斯（Michael Grieves）博士在美國密歇根大學舉行的一個學術會議上做了一場名為Conceptual Ideal for PLM（產品生命周期的概念構想）的報告。這個報告介紹了PLM，闡述了在產品的生命周期開始階段，產品以虛擬形態呈現；之后，在生產階段，產品以物理形態呈現；然后產品進入運維階段，最終退役并被處理掉。這個報告還呈現了關于現實空間、虛擬空間、從現實空間到虛擬空間的數據流連接、從虛擬空間到現實空間的信息流連接，以及虛擬子空間的內容，這些都是數字孿生的構成要素。

邁克爾·格里夫斯博士是首位公開介紹數字孿生要素的人。當我們討論數字孿生的歷史時，可以注意到這個特定事件是數字孿生發展歷史上的一個重要里程碑，這個事件在本章后面介紹數字孿生的發展歷程時有更詳細的描述。

盡管近年來人們對于數字孿生的關注度有所增加，但是工業界和學術界對于數字孿生的定義仍未統一。

數字孿生的一個基本定義是：數字孿生指構建一個精確的復制模型，這個模型是實體產品或對象的虛擬映射，不僅外觀相似，行為亦然。該定義下，數字孿生模型包含三大要素：首先是實體對象，即現實世界中的實體產品；其次是虛擬對象，即數字世界中的虛擬產品；最后是連接，它作為信息和數據的橋梁，將實體與虛擬緊密相連。這些連接也被稱作數據和信息流的鏈接，其中數據流從實體流向虛擬，而信息流則從虛擬流向現實或在虛擬空間內部傳遞。

數字孿生的另一個基本定義是：數字孿生是現實世界中任何產品、系統或過程的數字化鏡像，它通過數字化手段精確復制這些實體的原型，并以數字形式再現它們在現實世界中的表現。數字孿生與原型相鏈接并接收其數據，從而能夠實時反映原型的變化。同時，數字孿生也囊括了被復制對象的所有細節。以產品數字孿生為例，它不僅復制了原型產品的細節，也復制了其性能。

從上述數字孿生的不同定義可以看出，數字孿生給人類知識工具包中最強大的三個工具——概念化、比較和協作提供了有力的支撐。

● 概念化：僅需觀察數字孿生的模擬結果，人們即可洞察實體對象或產品的進程狀態。這種方法比查閱工廠績效報告、模擬產品在不同工位間的流轉更為簡捷，有助于預測實體對象的未來加工需求和特性。

● 比較：數字孿生不僅使人們能夠查看實體對象的理想特性值，還可觀察圍繞這些理想值的公差范圍和實際趨勢線，從而判斷各種產品的工作狀態是否符合預期。無論是正偏差還是負偏差，在公差結果不可接受之前，都可進行調整。這使得人們能夠通過比較來為后續操作做出優化。

● 協作：數字孿生模型的共享功能，能夠讓不同地點的多人以一致的方式查看相同的結果，從而實現遠程協作。