導讀：
數字孿生技術通過構建物理對象的數字化鏡像，描述物理對象在現實世界中的變化，模擬物理對象在現實環境中行為和影響，以實現狀態監測、故障診斷、趨勢預測和綜合優化。
為了構建數字化鏡像並實現上述目標，需要IOT、建模、仿真等基礎支撐技術通過平台化的架構進行融合，搭建從物理世界到孿生空間的信息交互閉環。整體來看，一個完成的數字孿生系統應包含以下四個實體層級：
一是數據采集與控制實體，主要涵蓋感知、控制、標識等技術，承擔孿生體與物理對象間上行感知數據的采集和下行控制指令的執行。
二是核心實體，依托通用支撐技術，實現模型構建與融合、數據集成、仿真分析、系統擴展等功能，是生成孿生體並拓展應用的主要載體。
三是用戶實體，主要以可視化技術和虛擬現實技術為主，承擔人機交互的職能。
四是跨域實體，承擔各實體層級之間的數據互通和安全保障職能。
基礎技術：感知
感知是數字孿生體系架構中的底層基礎，在一個完備的數字孿生系統中，對運行環境和數字孿生組成部件自身狀態數據的獲取，是實現物理對象與其數字孿生系統間全要素、全業務、全流程精准映射與實時交互的重要一環。因此，數字孿生體系對感知技術提出更高要求，為了建立全域全時段的物聯感知體系，並實現物理對象運行態勢的多維度、多層次精准監測，感知技術不但需要更精確可靠的物理測量技術，還需考慮感知數據間的協同交互，明確物體在全域的空間位置及唯一標識，並確保設備可信可控。
基礎技術：網絡
網絡是數字孿生體系架構的基礎設施，在數字孿生系統中，網絡可以對物理運行環境和數字孿生組成部件自身信息交互進行實時傳輸，是實現物理對象與其數字孿生系統間實時交互、相互影響的前提。網絡既可以為數字孿生系統的狀態數據提供增強能力的傳輸基礎，滿足業務對超低時延、高可靠、精同步、高並發等關鍵特性的演進需求，也可以助推物理網絡自身實現高效率創新，有效降低網絡傳輸設施的部署成本和運營效率。
伴隨物聯網技術的興起，通信模式不斷更新，網絡承載的業務類型、網絡所服務的對象、連接到網絡的設備類型等呈現出多樣化發展，要求網絡具有較高靈活性；同時，伴隨移動網絡深入樓宇、醫院、商超、工業園區等場景，物理運行環境對確定性數據傳輸、廣泛的設備信息采集、高速率數據上傳、極限數量設備連接等需求愈加強烈，這也相應要求物理運行環境必須打破以前“黑盒”和“盲啞”的狀態，讓現場設備、機器和系統能夠更加透明和智能。因此，數字孿生體系架構需要更加豐富和強大的網絡接入技術，以實現物理網絡的極簡化和智慧化運維。
關鍵技術：建模
數字孿生的建模是將物理世界的對象數字化和模型化的過程。通過建模將物理對象表達為計算機和網絡所能識別的數字模型，對物理世界或問題的理解進行簡化和模型化。數字孿生建模需要完成從多領域多學科角度模型融合以實現物理對象各領域特征的全面刻畫，建模后的虛擬對象會表征實體對象的狀態、模擬實體對象在現實環境中的行為、分析物理對象的未來發展趨勢。建立物理對象的數字化建模技術是實現數字孿生的源頭和核心技術，也是“數字化”階段的核心。而模型實現方法研究主要涉及建模語言和模型開發工具等，關注如何從技術上實現數字孿生模型。在模型實現方法上，相關技術方法和工具呈多元化發展趨勢。當前，數字孿生建模語言主要有Modelica、AutomationML、UML、SysML及XML等。一些模型采用通用建模工具如CAD等開發，更多模型的開發是基於專用建模工具如FlexSim和Qfsm等。
關鍵技術：仿真
數字孿生體系中的仿真作為一種在線數字仿真技術，將包含了確定性規律和完整機理的模型轉化成軟件的方式來模擬物理世界。只要模型正確，並擁有了完整的輸入信息和環境數據，就可以基本正確地反映物理世界的特性和參數，驗證和確認對物理世界或問題理解的正確性和有效性。從仿真的視角，數字孿生技術中的仿真屬於一種在線數字仿真技術，可以將數字孿生理解為：針對物理實體建立相對應的虛擬模型，並模擬物理實體在真實環境下的行為。和傳統的仿真技術相比，更強調物理系統和信息系統之間的虛實共融和實時交互，是作貫穿全生命周期的高頻次並不斷循環迭代的仿真過程。因此仿真技術不再僅僅用於降低測試成本，通過打造數字孿生，仿真技術的應用將擴展到各個運營領域，甚至涵蓋產品的健康管理、遠程診斷、智能維護、共享服務等應用。基於數字孿生可對物理對象通過模型進行分析、預測、診斷、訓練等（即仿真），並將仿真結果反饋給物理對象，從而幫助對物理對象進行優化和決策。因此仿真技術是創建和運行數字孿生體、保證數字孿生體與對應物理實體實現有效閉環的核心技術。
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