数字孪生，5G推动互联网发展过程中的助燃剂，5G时代不可或缺。

数字孪生即数字形式的双胞胎。“数字孪生体中一个是存在于现实世界的实体，小到零件，大到建筑，简单如螺丝，复杂如人体组织结构；而另一个则只存在虚拟和数字世界中，是利用数字技术镜像而成的与现实世界对称的孪生体。

当然，数字孪生，不单单只是复制，所谓数字孪生体不仅是对现实实体的虚拟再现，还是对模拟对象在现实环境中的行为的再现。所以可以说，数字孪生是将物理对象以数字化方式在虚拟空间呈现，模拟其在现实环境中的行为特征。

2.数字孪生有何好处？

那么既然说到数字孪生不仅仅是复制，那么数字孪生概念，究竟有什么好处？

数字孪生在设计、制造中的用处

数字孪生技术可以通过设计、IoT、虚拟现实等数字化手段，把物理设备的各种属性映射到虚拟空间中，从而形成可拆解、可删除、可复制、可修改、还可重复操作的数字化镜像。这样做能很大程度上加速操作人员对物理实体的了解，激发模拟仿真、批量复制、虚拟装配等设计活动。

但在过去，没有数字化模型帮助，制造一件产品需经历很多次修改设计。

自从有了孪生数字技术，采用了数字化模型的设计技术以后，就能够在虚拟的三维数字空间轻松地修改产品的每一处尺寸和装配关系，这使得几何结构的验证和装配可行性的验证工作变得简单易操作，这种技术大幅度减少了更新换代过程中物理样机的制造次数、时间，同时降低了成本；

除此之外，这项技术还能通过采集有限的物理传感器指标直接数据，借助数据信息库，通过机器的学习推测出部分原本无法直接测量的指标。从而得到实现对当前状态的评估和对过去发生问题的诊断分析，还能对未来趋势的预测分析，并给予分析的结果，模拟各种的可能性，为用户提供更全面的决策支持。

1. 数字孪生，5G应用落地强风口

数字孪生是5G物联网时代的一个重要场景应用。

• eMBB（高带宽），能全面提升网络速度，增强网络体验；

• mMTC（大联接）链接更多的智能终端，从而实现万物互联；

• URLLC高可靠&低延迟）则因它的高可靠性和低延时性，应用在精度要求高的行业，如自动驾驶、移动医疗等。

海量应用场景和模式都是在这三者的基础上衍生得到的。数字孪生技术就是在上述应用场景之下衍生出来的。

数字孪生技术多用于工业制造，汽车、电子制造领域尤其应用的多。尽管催动工业互联网走向完善的关键技术不止一个，但最能体现工业互联网“助燃剂”5G拉动作用的就是数字孪生的技术。 

数字孪生将不可或缺。工业物联网未来最核心的应用基础是数据，不管是在生产线上的工业设备，或是是城市里的垃圾箱、电灯杆，都要采集出来并映射到数字世界。

2. 数字孪生大幅提升制造业效能

主要有以下两种：

1.推进设计与制造高效协同。在数字孪生体中，将所需要制造的产品、方式、资源以及地点等各个方面可以进行系统的规划，相互关联，实现设计人员和制造人员的配合。一旦在设计或制造上有变动，就只需要在数字孪生体中轻松的地更新制造过程，将各项任务完成的时间、工序整合起来分析和规划，直到总结出满意制造过程方案。

2.确保准确执行设计和制造。在数字孪生体中对不同的生产策略进行模拟仿真和评估，结合大数据分析和统计学技术，快速找出有空档时间的工序。调整策略后再模拟仿造整个生产系统的绩效，从而优化实现所有资源利用率的最大化，确保所有工序上的所有人都尽其所能，实现盈利能力的最大化。

比如，数字孪生技术在制造业的典型应用——数字孪生车间，它是突破制造的物理世界和信息世界之间的交互与共融瓶颈的典型实例。数字孪生车间主要组成部分是物理车间、虚拟车间、车间服务系统、车间孪生数据四部分。其中：

物理车间是客观存在的实体的集合，接收WSS下达的生产任务随后严格按照虚拟车间仿真优化后的预定义的生产指令，执行生产活动并完成生产任务；

虚拟车间是，主要负责对生产计划／活动进行仿真、评估及优化，并对生产过程进行实时监测、预测与调控等，是物理车间的忠实的、完全数字化镜像；

WSS即数据驱动的各类服务系统功能的集合/总称，它主要负责在车间孪生数据驱动下对车间智能化管控提供系统支持和服务，比如对生产计划/活动、生产要素、生产过程等的管控与优化服务等；

物理车间、虚拟车间和WSS相关的数据以及三者数据融合后产生的衍生数据的集合，是物理车间、虚拟车间和WSS运行及交互的驱动。

3. 数字孪生技术应用场景畅想

数字孪生技术的应用场景十分庞大，未来它也将会在多个方面改变我们的工作和生活。

应用场景涉及各个方面：

• 智慧城市管理

数字孪生技术应用到智慧城市管理，让城市更安全。

街道、社区、娱乐、商业，甚至是电力线、变电站、污水系统、供水排水系统等，都可以有数字孪生体，从而我们可以更轻松便捷地监控管理城市的每个地方。

• 工业设备监控

用孪生数字技术复制工厂中的各个设备信息、状态等。

我们可以利用数字孪生设备了解设备内部的运行机制。当数字模型和实体设备一起使用，从而得到设备的运行数据，提高故障预判和维修效率。

• 健康管理

通过医疗检测、扫描仪器、可穿戴设备来复制个人的数字孪生体。我们可以得到个人的数字孪生体每一部位的运动变化数据，从而更加有效地管理个人健康，这比智能手环更智能。

• 大脑活动的监控与管理

由于人的大脑非常复杂，其的活动更不容易追踪研究。大脑的思考方式、运动感知功能都是科研人员研究的重难点。若将数字孪生技术用在大脑的研究上，将来可以帮助治疗脑部疾病患者。

总体来看，数字孪生技术虽然还处在早期阶段，但可以肯定的是，未来的数字时代，数字孪生将完全改变我们发现、认知和改造世界的方式，可见未来世界大有可为。

同时，数字孪生是5G赋能产业链上的重要一环。数字孪生作为5G衍生应用，加速了物联网设备数字化和物联网的成型，这与5G三大场景之一的万物互联需求强耦合。

数字孪生，5G推动互联网发展过程中的助燃剂，5G时代数字孪生不可或缺。

文章内容来源于泰君安证券研究

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