连载(4)数字孪生体的定义

二、数字孪生体的定义

2汇总了从2009年美国空军实验室提出机身数字孪生体到2019年ISO 23247面向制造的数字孪生系统框架标准草案这十年间数字孪生体相关的重要 定义和解释。

表2数字孪生体业界重要定义和解释汇总(14家)

提出者

英文定义或解释

中文定义

时间

AFRL

Airframe Digital Twin is an integrated system of data, models, and analysis tools to represent an airframe over its entire life cycle to provide actionable information for making decisions now (diagnosis) and for the future (prognosis) on a fleet-wide and individual tail number basis considering all sources of uncertainty.

机身数字孪生体是一个由数据、 模型和分析工具构成的集成系 统。该系统不仅可以在整个生命 周期内表达飞机机身,并可以依 据非确定信息对整个机队和单 架机身进行决策,包括当前诊断 和未来预测。

2009

NASA

A digital twin is an integrated multi-physics, multi-scale, probabilistic simulation of a vehicle or system that uses the best available physical models, sensor updates, fleet history, etc., to mirror the life of its flying twin.

数字季生体是一个集成了多物 理场、多尺度和概率仿真的数字 飞行器(或系统),它可以通过逼 真物理模型、实时传感器和服役 历史来反映真实飞行器的实际 状况。

2010

Dr.

Michael

Grieves

A virtual product is a use-specific informational or bit-based representation and its associated rule-based environment of a physical or atom-based product and its natural behavior. Virtualization: Creating an informational or bit-based representation of a physical or atom-based product. The Information Mirroring Model (IMM) as a framework for conceptualizing PLM and explored the implications of the duality of physical and virtual products. The ability to use virtual products in place of their physical counterparts drives the value of the IMM.

虚拟产品是是与某种特定用途 相关的基于比特的信息化表达, 和基于原子的物理产品及其自 然行为所构成的基于规则的关 联环境。

虚拟化是为基于原子的物理产 品创建基于比特的信息化表达 的过程。

信息镜像模型作为概念化PLM 的框架,揭示了物理产品和虚拟 产品二元性的含义。使用虚拟产 品代替物理产品的能力体现了 的信息镜像模型的价值。

2011

NASA/AF

OSR

A Digital Twin is an integrated multiphysics, multiscale, probabilistic simulation of an as-built vehicle or system that uses the best available physical models, sensor updates, fleet history, etc., to mirror the life of its corresponding flying twin.

数字孪生体是一个集成了多物 理场、多尺度和概率仿真的数字 飞行器(或系统),它可以通过逼 真物理模型、实时传感器和服役 历史来反映真实飞行器的实际 状况。

2012


提出者

英文定义或解释

中文定义

时间

USAF

Digital Twin, a virtual representation of the system as an integrated system of data, models, and analysis tools applied over the entire life cycle on a tail-number unique and operator-by-name basis.

数字孪生体是系统的虚拟表达, 作为实际运行的单个系统实例 在整个生命周期中应用的数据、 模型和分析工具的集成系统。

2013

DoD

Digital Thread: An extensible, configurable and component enterprise-level analytical framework that seamlessly expedites the controlled interplay of authoritative technical data, software, information, and knowledge in the enterprise data-information-knowledge systems, based on the Digital System Model template, to inform decision makers throughout a system's life cycle by providing the capability to access, integrate and transform disparate data into actionable information.

Digital Twin: An integrated multi-physics, multi-scale, probabilistic simulation of an as-built system, enabled by Digital Thread, that uses the best available models, sensor information, and input data to mirror and predict activities/performance over the life of its corresponding physical twin.

数字线程:一个可扩展、可配置 和组件化的企业级分析框架,基 于数字系统模型的模板,可以无 缝加速企业数据信息知识系统 中授权技术数据、软件、信息和 知识的受控交互,通过访问和集 成不同数据并转换为可操作信 息,可在系统整个生命周期中为 决策者提供支持。

数字季生体:数字线程支持的已 建系统的多物理场、多尺度和概 率集成仿真,通过使用最佳可用 模型、传感器更新和输入数据来 镜像和预测其对应物理孪生体 全生命期内的活动和性能。

2014

GE

Digital twins are software representations of assets and processes that are used to understand, predict, and optimize performance in order to achieve improved business outcomes. Digital twins consist of three components: a data model, a set of analytics or algorithms, and knowledge.

数字孪生体是资产和过程的软 件表达,用于理解、预测和优化 性能以改进业务产出。数字孪生 体由三部分组成:数据模型、一 组分析方法或算法以及知识。

2015

PTC

A digital twin is a function of things (the devices and products generating data), connectivity (working to bring networks together), data management (cloud computing, storage, and analytics), and applications. As such, they likely will figure heavily into the construction and logic of loT platforms.

数字孪生体是由物(产生数据的 设备和产品)、连接(搭接网络)、 数据管理(云计算、存储和分析) 和应用构成的函数。因此,它将 深度参与物联网平台的定义与 构建。

2015

Dr.

the Digital Twin is a set of virtual

数字孪生体是一组虚拟信息结

2016


提出者

英文定义或解释

中文定义

时间

Michael Grieves & John Vickers

information constructs that fully describes a potential or actual physical manufactured product from the micro atomic level to the macro geometrical level. At its optimum, any information that could be obtained from inspecting a physical manufactured product can be obtained from its Digital Twin. Digital Twins are of three types: Digital Twin Prototype (DTP), Digital Twin Instance (DTI) and Digital Twin Aggregate (DTA). DT/s are operated on in a Digital Twin Environment (DTE).

构,可以从微观原子级别到宏观 几何级别全面地描述现有或将 有的物理制成品。在最佳状态 下,可以通过数字孪生体获得任 何实测得到的物理制成品的信 息。数字孪生体有三种类型:数 字挙生原型体、数字孪生实例体 和数字孪生聚合体。而数字挙生 环境则是数字孪生体的操作环 境。

 

德勤

A digital twin can be defined, fundamentally, as an evolving digital profile of the historical and current behavior of a physical object or process that helps optimize business performance.

数字季生体是某一物理实体(或 过程)的历史和当前行为的数字 化描述。这是一种持续进化的描 述,有助于优化业务绩效。

2017

IBM

A digital twin is a virtual representation of a physical object or system across its lifecycle, using real-time data to enable understanding, learning and reasoning.

数字孪生体是对物理对象或系 统在全生命期内的虚拟表达,并 通过使用实时数据实现理解、学 习和推理。

2017

佐治亚

理工

A Smart City Digital Twin is a smart, loT-enabled, data-rich virtual platform of a city that can be used to replicate and simulate changes happening in the real city to improve resilience, sustainability, and livability.

智慧城市数字孪生体是一个智 能的、支持物联网、数据丰富的 城市虚拟平台,可用于复制和模 拟真实城市中发生的变化,以提 升城市的弹复性、可持续发展和 宜居性。

2017

SAP

A digital twin is a virtual representation of a physical object or system - but it is much more than a high-tech lookalike. Digital twins use data, machine learning, and the Internet of Things (loT) to help companies optimize, innovate, and deliver new services.

单个数字孪生体是物理对象或 系统的虚拟表达,但不仅仅是高 科技外观。众多数字孪生体使用 数据、机器学习和物联网来帮助 企业优化、创新和提供新服务。

2018

ISO CD

22247

Digital Twin: fit for purpose digital representation of some realized thing or process with a means to enable convergence between the realised instance and digital instance at an appropriate rate of synchronisation.

数字孪生体:是现实事物(或过 程)具有特定目的的数字化表 达,并通过适当频率的同步使物 理实例与数字实例之间趋向一 致。

2019

 

分析和参考上述美军方和各企业的定义后,本白皮书给出数字孪生体的定义 如下:数字孪生体是现有或将有的物理实体对象的数字模型,通过实测、仿真 和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态,通过优化和指令来 调控物理实体对象的行为,通过相关数字模型间的相互学习来进化自身,同时 改进利益相关方在物理实体对象生命周期内的决策。

本白皮书将“Digital Twin”译为“数字孪生”。加上这个“体”字,是为 了借用了中文“体”字语义的模糊性来应对和减少Digital Twin译成中文时在不 同使用场景下的不确定性。“体”字的中文语义的模糊性表现在它有两种含义:

1. 事物的本身或全部,如物体、实体(object, entity);

2. 事物的格局或规矩,如体制、体系。中文中,体系一词也是多义词:(a) (system),如技术体系;(b)系统之系统(system of systems),如体系工程。

为数字孪生加上"体"字后,数字孪生体就是一个名词,这样为digital(ly) twinned/twinning的翻译腾挪出了空间,方便相关术语体系的构建。因此,“数字 孪生体”这个术语有如下几种使用场合和含义:

1. Digital Twin这一现象背后所包含的技术体系、所代表的跨学科工程领域, 以及作为通用目的技术引发的商业、经济和社会影响体系,如数字孪生体时代。

2. 物理实体对象的某种数字化孪生模型的抽象类型或实例,如数字孪生 可分为数字孪生原型体、数字孪生实例体和数字孪生聚合体(详见第三章第一节)。

3. 具体应用场景下物理实体对象的数字化孪生模型,如某个或某类产品、 工厂、城市、产业、战场等的数字孪生体。此时,如果是强调物理实体对象或者 物理实体与数字孪生体并重,也可将数字孪生作为形容词定语,放在物理实体对 象之前,而不用'‘体"字,相当于英文的digitally twinned。例如,数字孪生 造、数字孪生城市等。

4. 在某些物理实体与数字孪生体并重的场合,如架构设计或实现等,可将 数字孪生体与对应物理实体对象及相关使能实体对象所构成的系统称为数字挛 生系统。