數字孿生
應用白皮書（2020版）。
–關于白皮書–
該白皮書由工信部中國電子技術標準化研究院聯合20余家數字孿生領域開發商、集成商、科研院所、高校聯合編寫，梳理數字孿生技術和產業應用發展狀況，分析數字孿生技術熱點、行業動態和未來趨勢。SDI繼續對該白皮書進行要點摘要分享，供您參閱。
智能制造領域數字孿生體系框架主要分為“基礎支撐層”、“數據互動層”、“模型構建層”、“仿真分析層”、“功能層”、“應用層”六個層次，具體如下圖。
圖1 智能制造領域數字孿生體系框架
1
基礎支撐層
通過傳感器檢測獲取物理過程及其環境的關鍵數據；
2
數據互動層
包含工業現場數據采集、實時數字傳輸（
5G將為數字孿生技術的應用提供基礎技術支撐）和交互與協同（虛擬實體實時動態映射物理實體的狀態，在虛擬空間通過仿真驗證控制效果，根據產生的洞察反饋至物理資產和數字流程，形成數字孿生的落地閉環）；
5G將為數字孿生技術的應用提供基礎技術支撐）和交互與協同（虛擬實體實時動態映射物理實體的狀態，在虛擬空間通過仿真驗證控制效果，根據產生的洞察反饋至物理資產和數字流程，形成數字孿生的落地閉環）；
3
數據建模和仿真層
數字孿生由一個或多個單元級數字孿生按層次逐級復合而成，因此需要對實體對象按照系統層次解耦，進行多尺度的數字孿生建模，如圖2案例所示；目前建立仿真模型主要有基于知識建模、基于機理建模和基于數據建模三種方式，但各有利弊（詳情可參閱白皮書）。
圖2 復雜產品按照系統層次解耦
工業仿真軟件，主要是指計算機輔助工程CAE（Computer Aided Engineering）軟件。
目前中國CAE軟件市場基本被外資產品壟斷，如ANSYS，?？怂箍?、西門子、達索等。中國具有自主知識產權的CAE軟件僅有很少量的市場份額，廠商主要為高校、科研院所和中小企業，如FEPG、紫瑞等雖有國內自主知識產權軟件系統上市，
但普遍缺乏競爭力。以安世亞太為代表的國產模擬仿真軟件，在多年使用和代理國外產品經驗基礎上開發出了國產化的替代方案，但目前還
無法達到國外一線產品的水平。
目前中國CAE軟件市場基本被外資產品壟斷，如ANSYS，?？怂箍?、西門子、達索等。中國具有自主知識產權的CAE軟件僅有很少量的市場份額，廠商主要為高校、科研院所和中小企業，如FEPG、紫瑞等雖有國內自主知識產權軟件系統上市，
但普遍缺乏競爭力。以安世亞太為代表的國產模擬仿真軟件，在多年使用和代理國外產品經驗基礎上開發出了國產化的替代方案，但目前還
無法達到國外一線產品的水平。
4
功能實現層
圖3 數字孿生優化產品生命周期管理
數字孿生功能實現層（如圖3所示）是數字孿生系統最核心的功能價值體現，利于數據建模得到的模型和數據分析結果實現預期功能，實時反映物理系統的詳細情況，實現輔助決策，提升物理系統在壽命周期內的性能表現和用戶體驗。已有一些軟件服務商通過提高數字孿生能力提高他們的應用能力，為客戶提供垂直細分市場的解決方案，如GE Digital、Oracle等。
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