元宇宙可理解為一個平行于現(xiàn)實世界運行的人造虛擬空間，連接虛擬與現(xiàn)實其中有真實的設(shè)計和經(jīng)濟環(huán)境，是一個能將所有人關(guān)聯(lián)起來的3D虛擬世界，用戶在元宇宙中擁有自己的虛擬身份和數(shù)字資產(chǎn)，可以在虛擬世界里盡情互動，從事生產(chǎn)經(jīng)營活動并創(chuàng)造價值。功能上，元宇宙是一個承載虛擬活動的平臺，用戶能進行社交、娛樂、創(chuàng)作、展示、教育、交易等社會性、精神性活動。元宇宙為用戶提供豐富的消費內(nèi)容、公平的創(chuàng)作平臺、可靠的經(jīng)濟系統(tǒng)、沉浸式的交互體驗。元宇宙能寄托情感，讓用戶有心理上的歸屬感，用戶可在元宇宙體驗不同的內(nèi)容，結(jié)交數(shù)字世界的好友，創(chuàng)造自己的作品，進行交易、教育、開會等社會活動。

    01、數(shù)字孿生與元宇宙的關(guān)系

    數(shù)字孿生與元宇宙對偶，是元宇宙在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的映射，可視為“工業(yè)元宇宙”。通過實時IOT數(shù)據(jù)在數(shù)字孿生模型中推動工業(yè)全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)優(yōu)化，并持續(xù)通過數(shù)據(jù)修正和完善物理模型。技術(shù)層面，在工業(yè)自動化的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生在實時性、參與度和閉環(huán)性等方面提出了更高的要求，因此將會由許多獨立工具、平臺、基礎(chǔ)設(shè)施、協(xié)議等來支持其運行。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、5G、云計算等技術(shù)成熟度提升，數(shù)字孿生有望逐步從概念走向現(xiàn)實數(shù)字孿生的本質(zhì)是設(shè)備可識別標識、工程人員知識經(jīng)驗及管理層關(guān)鍵決策在系統(tǒng)流程中的閉環(huán)傳遞，最終實現(xiàn)高水平的智能化轉(zhuǎn)型。

02、數(shù)字孿生的架構(gòu)

    數(shù)字孿生基于建模工具在數(shù)字空間構(gòu)建的精準物理模型，運用多種數(shù)字化技術(shù)集成應(yīng)用，并利用實時物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動模型運轉(zhuǎn)，進而提升企業(yè)的綜合決策能力，推動制造業(yè)全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)優(yōu)化。

    連接層具備采集感知和反饋控制功能，是數(shù)字孿生賦能制造業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；映射層具備信息互通、模型互通和數(shù)據(jù)集市功能，基于信息模型構(gòu)建和融合實現(xiàn)工業(yè)通信優(yōu)化，打通數(shù)據(jù)孤島；決策層以低成本的方式將指令反饋至物理實體，實現(xiàn)閉環(huán)控制。

03、數(shù)字孿生發(fā)展趨勢

    數(shù)字孿生深度、數(shù)字孿生維度和數(shù)字孿生顆粒度是數(shù)字孿生發(fā)展的三大方向。數(shù)字孿生深度指虛擬空間和物理對象同步映射的時間長度，可劃分為設(shè)計一體化、制造一體化、全生命周期優(yōu)化。數(shù)字孿生維度反映了孿生對象的復(fù)雜程度，是指個體孿生對象在通過組合形成系統(tǒng)孿生對象過程中，所占用實際物理空間的大小，隨維度不斷拓寬分為設(shè)備孿生、產(chǎn)線孿生、車間孿生、工廠孿生、城市孿生。數(shù)字孿生顆粒度指虛擬空間映射真實物理實體的特征及原理的準確程度，隨精細度提升可劃分為描述級、分析級、決策級執(zhí)行級。

    數(shù)字孿生未來將向更精準數(shù)字化映射的方向發(fā)展，對物理實體進行映射時包含其名稱、外觀、工況、原理等不同組成部分，而每一部分亦可通過數(shù)字孿生技術(shù)在虛擬空間進行重構(gòu)。

    多品種小批量離散制造業(yè)生產(chǎn)品種多、批量小，其產(chǎn)品經(jīng)濟價值高、研發(fā)周期長，且設(shè)計仿真工具應(yīng)用普及率高。多品種小批量離散制造業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用集中于產(chǎn)品工藝、設(shè)備運維和工廠管理方面，且閉環(huán)優(yōu)化的成熟度高于其他類型制造業(yè)組織多個供應(yīng)商協(xié)同開展設(shè)計可提升產(chǎn)品整機設(shè)計效率，為保證設(shè)計與制造的一致性，關(guān)鍵在于在研發(fā)初期定義產(chǎn)品工藝標準，為全面構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)奠定基礎(chǔ)；單一學(xué)科的仿真工具不能滿足多品種小批量離散制造業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)要求基于多學(xué)科聯(lián)合仿真可打破差異化研發(fā)工具接口和標準研發(fā)模型的壁壘，構(gòu)建多學(xué)科耦合的復(fù)雜系統(tǒng)；數(shù)字孿生研發(fā)階段的各類模型與物聯(lián)網(wǎng)實時數(shù)據(jù)及AI分析相結(jié)合，實現(xiàn)可靠的設(shè)備運維。