数字孪生 （Digital Twin）又称“数字双胞胎”，是将工业产品、制造系统、城市等复杂物理系统的结构、状态、行为、功能和性能映射到数字化的虚拟世界；就是在云端搭建一个和实际场景一模一样的虚拟现实环境，把实际环境的变化映射到虚拟现实场景中；同时，在虚拟现实场景中的操作也同步影响现实世界中的设备运行。数字孪生的核心有两个，一个是物联网，一个是三维可视化仿真。

      数字孪生通过实时传感、连接映射、精确分析和沉浸交互来刻画、预测和控制物理系统，实现复杂系统虚实融合，使系统全要素、全过程、全价值链达到最大限度的闭环优化。

      近年来，随着5G、物联网、云计算、大数据、人工智能和混合现实等新一代信息技术的发展，数字孪生在理论层面和应用层面均取得了快速发展。数字孪生与产业技术的深度融合，有力推动了相关产业数字化、网络化和智能化的发展进程，正成为产业转型升级的强大而有力的推动力。

      在工业产品研发领域，通过构建工业产品与装备的数字孪生，可以实现产品装备的服役监测和健康管理。例如，当航空飞行器在天上飞行的时候，地面的数字孪生系统就可以通过采集的飞行器实时传感数据。

      生产线数字孪生是通过对生产过程的数字化重建，在虚拟的空间当中实时的呈现出生产的过程。利用数字孪生系统来实现转运过程监控，转运统计以及其他储存的功能板块，还可以通过历史数据提供报表。数字孪生系统的建立会根据生产线主要生产产品的类别以及生产规模等重要信息来作为初步的设计标准，比如汽车行业、医药制造行业、太阳能电池板生产等，可根据这套系统实现网络物理监视。创造虚拟世界的副本，融合人工智能以及云计算新技术来实现数据分析，从而实现以下关键应用。

一、数字孪生生产线运行过程数字建模

可利用数字孪生搭建生产线的三维模型，无论是在架构和外观上都能够达到1：1真实还原。面对不同的物理实体类型和多样化功能，以及实体产生的数据，构建出数字空间中的孪生模型。

二、数字孪生多源异构孪生数据采集

生产线存在大量来自不同技术和生产厂家的产品和设备，各厂商多类型设备的接入、数据类型解析和格式均不统一。目前，工业互联网常用的多源数据获取技术包括基于OPC的统一架构、Modbus等。为了保证孪生模型与现场的实时交互，稳定、迅速、安全的数据采集方式尤为重要。因此，多源异构数据采集技术是数字孪生系统实现的基础。

三、数字孪生实时可视化呈现生产数据

可以在生产线当中添加不同厂家的设备，并且解决接口兼容性的问题，建立统一的标准化通信，可视化监控生产线的数据，并且将这些数据转换为数字孪生的模型数据支撑。通过服务端获取到实时数据后驱动模型实现实时的生产数据以及数据分析等。

四、数字孪生生产线生产运行实时映射

可以将生产线映射到系统当中通过大屏幕展示出来，其中可以包含产品质量信息，设备状态信息，人员位置，系统生产情况，生产状态以及环境信息等。通过实时数据传输将相关数据采集到数字孪生模型，利用服务器进行并行处理，实现虚拟空间映射，并且在这个基础上进行监测和数据分析，从而优化系统生产。

利用数字孪生技术，有效解决了传统生产过程中所存在的无法实时掌握生产情况的问题。从而助力管理者更为方便的根据可视化数据来改善运营，在生产当中不断的优化生产方案，提升生产效率。