數字孿生是近年來新興的概念，研究數字孿生成為了工業界備受關注的熱點之一。基本上可以理解為將現實中的物理模型數位化，實現虛實融合。數字孿生的應用範圍非常廣泛，其中主要的就是產品打造和物理模擬。為了更好地理解數字孿生和它的相關概念，金烽科技將從數字孿生的五個維度展開闡述。
第一維度：幾何模型
數字孿生的開發需要實現對原實體的準確重構，這就要求數字孿生所基於的幾何模型必須精準可控。借鑑計算機圖形學、CAD、CAM等領域的數字建模技術，數字孿生需要結合各種傳感器的數據採集和處理技術，通過數位化手段獲取到原實體的準確三維幾何信息，構建相應的數字孿生系統。
第二維度：材質屬性
材質屬性是數字孿生的一個比較關鍵的方面，它指的是原始實體的物質性質和機械特性等，而這些影響了數字孿生的性能表現，例如，對於汽車模型的數字孿生系統來說，材料的膨脹係數和伸縮變形等性質非常重要，需要完整考慮。基於這個道理，數字孿生必須具備強大的物理仿真和計算能力，不僅考慮材料特性，還需要結合不同物理環境下的特性規律，進行數值模擬驗證。
第三維度：傳感器數據
數字孿生需要通過傳感器採集、處理大量的真實數據，從而構建數字孿生系統。傳感器數據分為兩種，即主動型和被動型。前者包括雷射雷達、相機、超聲波傳感器等，主要是由設備通過發送電磁波或聲波等物理信號來獲取實體的精準尺寸和紋理屬性。後者是類似無線電波、光譜波等自然信號的採集，例如，山崩時地震、聲波數據等。這些數據需要進行高精度的標定、糾正處理和預處理，以確保數字孿生的高精度表現。
第四維度：模型更新
數字孿生不是一成不變的，而需要實時更新來保持其對現實環境的準確反映。這個過程需要更新數字孿生的模型數據，但模型更新的大量背後處理是一項挑戰。對於複雜系統如建築、自動化設備、機器人等的數字孿生，模型數據的自動維護成為了研究的重要方向。基於物理模型的數量級較大，如果沒有好的自動化處理方法導致維護的人力成本非常高。
第五維度：應用場景
數字孿生是用於建立虛擬環境的數位技術，廣泛應用於複雜物理環境的設計和驗證，例如，航空航天、機器人、汽車等行業。數字孿生可以為設計者和工程師提供精準的數據支撐和仿真環境。航空航天的數字孿生可以對極端氣候和高空飛行環境進行計算和仿真；汽車數字孿生可以對汽車零部件的性能進行準確預測和測試。在工業界，數字孿生的應用將助力於提高產品質量、優化設計方案，甚至可以優化製造工藝，提高工廠生產效率。
數字孿生作為一個全新的數位技術，其應用範圍和研究領域還在不斷拓展中。數字孿生的五個維度，從模型建立、材質屬性、傳感器數據、模型維護到應用場景，完整地展示了這一技術的技術和工程實現方面的內容。數字孿生可以為工業和製造業提供準確的數據支撐和仿真環境，也可以在日常生活中為消費者提供多樣化的數位化服務體驗。為了推動數字孿生相關技術領域的穩步發展，未來，還有大量的研究和開發工作需要進行。