1.1 数字孪生定义及内涵

1.1.1 数字孪生的提出

美国宇航局的阿波罗太空计划是第一个使用“孪生”概念的项目[1]。该项目建造了两个完全相同的航天器，以便在地球上的航天器能够镜像、模拟和预测太空中的航天器情况，地球上的航天器是在太空执行任务的航天器的“孪生兄弟”。人们普遍认为，数字孪生（Digital Twin，DT）最初是由密歇根大学的迈克尔·格里夫斯（Michael Grieves）于2002年在美国密歇根大学PLM（Product Lifecycle Management，产品生命周期管理）中心向工业界所演示的幻灯中提入的[2]，当时是指“对应于物理产品的数字产品”，其中包括的数字孪生要素如图1-2所示。格里夫斯后来在其教授的课程和著作中先后使用“镜像空间模型（Mirrored Spaces Model）”“信息镜像模型”等描述数字孪生[3-4]。2014年，格里夫斯在他出版的书[4]中进一步细化了“信息镜像模型”的内涵。“产品化身（Product Avatar）”是由Hribernik等人在2006年提出的，指构建从以产品为中心的角度支持双向信息流的信息管理体系结构，2015年以后，它被数字孪生取代。“数字孪生”这一提法的概括性越来越强，被广泛采用。

2017年，Gartner公司将数字孪生列为十大战略技术趋势之一（排名第五），并预测在三到五年内将有数十亿个物体拥有相应的数字孪生体。在接下来的两年里，Gartner公司继续将数字孪生列为十大战略技术趋势之一（排名第4）。

图1-1 本章内容总体框架

图1-2 数字孪生要素[2]