“数字孪生”概念辨析

最近这些年在数字化转型浪潮中，“数字孪生”这个词很流行。这个词本来是来自智能制造、产品生命周期管理这些领域，属于西门子、达索、PTC以及曾经的GE等这类公司的专用词，可能因为这个词听起来确实很生动，现在经常被用在其他场合下，例如我前段时间听有个企业领导说要做个“人力资源管理的数字孪生”，要给每个员工建立一个数据档案，包括能力、绩效、履历、项目经验、性格等等，想查啥查啥，一目了然，他把这个叫“数字孪生”—— 实际上，这位老板的需求就是“数字化”。

“数字化”和“数字孪生”是有概念差别的，我认为把“物理世界”映射到“数字世界”，叫“数字化”，但是并不是“数字孪生”的意思。数字孪生的本意是物理世界的多个状态（例如概念原型、订单配置、生产过程、安装实例等等）的数字化伴生，所以，数字孪生是有表达维度（物理和数字）和时空维度（生命周期状态）两方面含义的。

Digital Twin is a set of virtual 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.

从文献上可以找到最早关于“数字孪生”的概念表述来自于21世纪初学术界对于PLM理论的探讨，当时产品生命周期（PLM）这个概念刚刚出现。下图是2001年时，密歇根大学教授Dr. Grieves对PLM的解释，里面包含了今天“数字孪生”的主要概念：

物理空间的数据传到虚拟空间

虚拟空间处理数据形成信息/过程，反馈给物理空间

虚拟空间存在多种状态变式

2001年时我在惠普做PLM实施项目，惠普团队的方法论非常强调“配置管理”（configuration management）流程在产品生命周期管理中的应用，以及产品生命周期不同阶段（As-designed，as-planned, as-built, as-maintained 等）的部件、文档、产品结构等信息对象的内容、基线和变更控制，这些复杂的时间和空间的数字化对象，需要强大的信息技术平台来管理。

这个概念模型最初被提出时被Grieves教授称为空间映像模型（Mirrored Spaces Model），在2005年前后被PLM理论界广泛引用，在学术期刊上后来也被称为“信息映像模型”（Information Mirroring Model），到2011年，在Grieves教授跟他人合著的一篇学术论文里，出现了Digital Twin这个词，于此同时，美国航空航天局NASA用这个词来描述航天飞机的物理模型的数字化仿真。由于这个名词表现更生动，后来就被PLM软件厂商在营销中借用过去了。

这时候定义的“数字孪生”概念包含了三层意思：

物理对象、过程和环境

物理对象、过程和环境的数字化表达

上述二者之间信息流和数据的通信连接，连接方式就是传感器和工业自动化，而这些通信连接也称为“数字化主线”（digital threads）

以西门子工业软件为例，从2007年后，在业务战略上它将PLM软件和工业自动化融为一体，即现实世界的数字化方案是自动化，虚拟世界的数字化方案是PLM软件，虚拟和现实加起来叫“数字孪生”。所以“数字孪生”的“孪生”，并不是指一个“物理”，一个“数字”，而是“现实数字化”和“虚拟数字化”两个并行的数字化。

总而言之，“数字孪生”是智能制造领域内的特定术语，它和PLM软件、工业自动化、传感器、工业互联网、人工智能等工业领域内的数字化分不开，应用场景包括汽车、机械、医疗设备、航空航天等制造，以及和复杂制造类似的数字化领域，诸如城市规划、建筑、交通等。

人力资源数字化就是数字化，就不要乱用这个名词了。