数字孪生应用有什么好处？

数字孪生是一个普遍性适用的理论技术体系，可以用于产品设计、产品制造、工程建设、城市管理、医疗服务等领域。数字孪生是实际物理产品的数字化表达，在设计与生产的过程中，仿真分析模型的参数，传输到产品定义的全三维几何模型，再传输到数字化生产线加工成真实的物理产品，再通过在线的数字化检验/测量系统反映到产品定义模型中，进而再反馈到仿真分析模型中。通过数字化纽带集成生命周期全过程的模型，并与实际智能制造系统、数字化测量检测系统、嵌入式信息物理融合系统（CPS）进行无缝集成和同步，使得我们可以在这个数字化产品上看到实际物理产品可能会发生的状况。

一、城市管理

IBM在2008年11月提出了“智慧地球”理念，引发了建设智慧城市的热潮，数字化、网络化及智能化被公认为是未来社会发展的大趋势，近些年来，一些国家也纷纷开始将数字孪生应用在智慧城市的建设中来。

中国以“智慧城市”和“新基建”为代表的建设模式虽然起步较晚，但爆发速度前所未有。目前全球近1000个提出智慧化发展的城市中，有近500个中国城市，占全球数量的48%。这为中国下一阶段的城市和基础设施发展奠定了基础。2019年中国新型智慧城市规模超过9000亿元，未来几年将保持较快速度增长，预计到2023年市场规模将超过1.3万亿元。当前，安全综治、智慧园区、智慧交通是智慧城市建设投入的重点，三大细分场景规模占智慧城市建设总规模的71%，而城市级平台、机器人等新技术和产品则在快速落地，被更多城市建设方采纳和应用。

图.中国城市智慧化细分市场占比（单位：%）

近年的数字孪生城市的构建，更是引发城市智能化管理和服务的颠覆性创新。新加坡利用仿真系统CityScope, 为城市管理搭建了“5D智能城市平台”，基于此平台，基础设施开发过程可以实现数字化，实现对城市的仿真优化、规划决策等功能以及城市的数字化全生命周期管理; 荷兰第二大城市鹿特丹利用该市的数字孪生系统，来改善基础设施维护、能源效率、道路和水上交通，以及帮助消防员在紧急情况下出行任务；西班牙在城市里广泛部署传感器，感知城市环境、交通、水利等运行情况，将数据汇聚到智慧城市平台中，初步形成数字孪生城市的雏形等等。

而在国内，数字孪生已在智慧城市建设中有较多落地应用。比如，雄安新区融合地下给水管、再生水管、热水管、电力通信缆线等12种市政管线的城市地下综合管廊数字孪生体让人惊艳；

基于数字孪生五维模型可以构建数字孪生城市，通过数字化建模建立物理城市相对应的虚拟模型，虚拟城市可模拟城市中人、物、事、交通、环境等全方位事物在真实环境下的行为。基于在城市各个层面布设传感器采集物理城市的实时数据，将虚拟城市的仿真数据和城市传感数据结合，驱动数字孪生城市的发展和优化，最终实现为城市交通管理、城市生态与环境治理、城市公共安全、城市民生服务、市政规划提供智慧服务。

数字孪生，也被称为数字映射、数字镜像。“简单来说，数字孪生就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的镜像。”宁波市经信局相关负责人告诉记者，数字孪生不仅能给制造业企业带来显而易见的效率提升以及成本下降，在5G技术的加持下，一座城市的基础设施（水、电、气、交通等）运行状态，市政资源（警力、医疗、消防等）的调配情况，也能通过传感器、摄像头进行采集，并通过物联网技术传递到云端，方便城市管理者基于数据以及城市模型，更高效地管理城市。