数字孪生
应用白皮书（2020版）。
–关于白皮书–
该白皮书由工信部中国电子技术标准化研究院联合20余家数字孪生领域开发商、集成商、科研院所、高校联合编写，梳理数字孪生技术和产业应用发展状况，分析数字孪生技术热点、行业动态和未来趋势。SDI继续对该白皮书进行要点摘要分享，供您参阅。
智能制造领域数字孪生体系框架主要分为“基础支撑层”、“数据互动层”、“模型构建层”、“仿真分析层”、“功能层”、“应用层”六个层次，具体如下图。
图1 智能制造领域数字孪生体系框架
1
基础支撑层
通过传感器检测获取物理过程及其环境的关键数据；
2
数据互动层
包含工业现场数据采集、实时数字传输（
5G将为数字孪生技术的应用提供基础技术支撑）和交互与协同（虚拟实体实时动态映射物理实体的状态，在虚拟空间通过仿真验证控制效果，根据产生的洞察反馈至物理资产和数字流程，形成数字孪生的落地闭环）；
5G将为数字孪生技术的应用提供基础技术支撑）和交互与协同（虚拟实体实时动态映射物理实体的状态，在虚拟空间通过仿真验证控制效果，根据产生的洞察反馈至物理资产和数字流程，形成数字孪生的落地闭环）；
3
数据建模和仿真层
数字孪生由一个或多个单元级数字孪生按层次逐级复合而成，因此需要对实体对象按照系统层次解耦，进行多尺度的数字孪生建模，如图2案例所示；目前建立仿真模型主要有基于知识建模、基于机理建模和基于数据建模三种方式，但各有利弊（详情可参阅白皮书）。
图2 复杂产品按照系统层次解耦
工业仿真软件，主要是指计算机辅助工程CAE（Computer Aided Engineering）软件。
目前中国CAE软件市场基本被外资产品垄断，如ANSYS，海克斯康、西门子、达索等。中国具有自主知识产权的CAE软件仅有很少量的市场份额，厂商主要为高校、科研院所和中小企业，如FEPG、紫瑞等虽有国内自主知识产权软件系统上市，
但普遍缺乏竞争力。以安世亚太为代表的国产模拟仿真软件，在多年使用和代理国外产品经验基础上开发出了国产化的替代方案，但目前还
无法达到国外一线产品的水平。
目前中国CAE软件市场基本被外资产品垄断，如ANSYS，海克斯康、西门子、达索等。中国具有自主知识产权的CAE软件仅有很少量的市场份额，厂商主要为高校、科研院所和中小企业，如FEPG、紫瑞等虽有国内自主知识产权软件系统上市，
但普遍缺乏竞争力。以安世亚太为代表的国产模拟仿真软件，在多年使用和代理国外产品经验基础上开发出了国产化的替代方案，但目前还
无法达到国外一线产品的水平。
4
功能实现层
图3 数字孪生优化产品生命周期管理
数字孪生功能实现层（如图3所示）是数字孪生系统最核心的功能价值体现，利于数据建模得到的模型和数据分析结果实现预期功能，实时反映物理系统的详细情况，实现辅助决策，提升物理系统在寿命周期内的性能表现和用户体验。已有一些软件服务商通过提高数字孪生能力提高他们的应用能力，为客户提供垂直细分市场的解决方案，如GE Digital、Oracle等。
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