什么是数字孪生？
数字孪生又称“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，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。
数字孪生优势
1、使用便捷，方便创新
数字孪生需要用到各种数字化手段，包括物联网、虚拟现实、仿真工具等，通过这些手段来把物理设备的属性映射到虚拟空间中，这样可以加快人们对物理实体的了解。有些工艺手段在真正的物理实体上是没办法操作的，但是用虚拟的物理实体就能够做到。
2、更全面的分析和预测能力
数字孪生技术能够通过物联网的数据采集以及大数据处理来实现当前状态的分析和诊断，并且推断未来发展趋势，这样对于未来的决策能够提供有价值的参考数据。
3、提升效率和生产力
使用数字孪生，组织不再需要探索有关物理项目不同的途径来改善流程。他们不必终止正在进行的过程，并且可以从根本上在实验室中运行模拟，以了解新程序的危害和优势，看看哪些修改可以带来最佳结果。
以下我们来讲解一下数字孪生实现过程：
前期调研
制作一个数字孪生项目的关键之一是详细了解项目的背景、目标和客户需求。与相关利益相关者进行沟通，确定项目需要制作的内容、制作范围和周期，再根据所了解到的需求做初步设计并形成设计方案来描述自己对于该需求的实现思路、模块划分等相关考虑的点。
影像数据采集
收集与项目相关的影像数据，如图像、视频、激光扫描等，可以通过传感器、相机或采集工具进行收集，并对收集到的影像数据进行清洗、去噪、校正等处理，确保数据的准确性和可用性。
模型搭建
3D建模简单的说就是通过3D软件制作还原所提供的图片、视频或图纸等资料上的3D造型，首先根据素材初步建立模型，再将模型进行高模的雕刻和细节的优化。由于高模细节多面数高，易消耗性能，从而需要将高模拓扑成低模。低模完全符合性能要求和布线规则，而此时高模的作用就是通过展UV的操作以便贴图更好的贴合到3D模型中，通过烘焙手段将物体高模上的法线信息尽可能完好的记录下来，再在SP里将烘焙出来的各种贴图贴在低模上，制作材质，调整各种材质的参数，增加贴图的轨迹，磨损，刮痕等细节，以呈现出更逼真的效果的同时又能满足运行效率和节省资源。最终进行效果渲染并将模型导出为常用的三维文件格式。
原型设计
就文字性或语言性的描述，用户和后续实施人员不能完全想象得到产品的表现形式，而原型图可以帮助用户提前看到产品的界面样式，每个按钮的功能、交互逻辑，也可以看到产品的基本框架和运作机制，获得比较真实的感受。后续UI设计及开发人员能更快速的理解到产品的样式、需求及功能点，达到更好的节省沟通成本和尽最大可能的降低工作过程中的返工、错误与偏差的目的，让产品往预期的方向推进。
UI设计
基于原型设计，对用户界面进行详细的设计和布局，利用丰富、多样的图表组件对不同数据的展示需求进行可视化设计与呈现，给用户提供友好的操作界面和可视化展示效果，使其符合项目的要求和用户的体验需求。
场景设计
大多数数字孪生项目都包含三维场景部分，这也就少不了对场景进行效果设计，该阶段通过三维建模、材质贴图、环境渲染等步骤，把客户项目中涉及到的三维场景进行高度还原，并在此基础上进行艺术加工与升华，比如：场景视觉调整、调整整体场景着色、调整模型阴影、制作天气粒子、修改场景氛围等。，可根据不同需求制作多种天气效果、风格效果进行动态切换。
三维交互开发
基于原型和UI设计，根据项目需求和目标选择适合的开发平台和工具例如Unreal Engine或WebGL。在选择的开发平台上创建三维场景和模型，在此基础上实现具体功能逻辑，并添加相应的交互逻辑，实现一整套操作逻辑，将开发完成的功能进行测试和优化，以确保功能的稳定性正确性和提升运行效率和用户体验。完成开发、测试和优化后，将三维功能发布和部署到目标平台或设备上。可以发布为独立应用程序、网页应用或嵌入到其他应用中。
数据融合
数据融入到孪生场景中进行实时展示是数字孪生的关键性步骤之一，将模型与生产数据融合，构建数字孪生系统的数据模型，包括设备生产数据、生产流程、环境等信息。这一步需要对数据进行处理和分析，并建立数据模型，以实现数字李生系统的全面信息化。
数字化采集
数字化采集是数字孪生的重要一步，根据项目需求和场景设计，对数字孪生模型运行过程中的数据进行精准的采集，包括设备生产过程产生的信息、生产流程、环境等信息，并将采集到的数据进行存储、分析、可视化处理，以构建数字孪生系统的数据基础便于后续的模型优化和决策支持。这一步骤根据实际需要采用不同的传感器、设备和技术，如3D扫描、物联网、无人机等。
总结
现有运营模式的根本性改变显然正在发生，资产密集型行业正在发生数字化改造，正在以颠覆性的方式改变运营模式，需要对资产、设备、设施和流程进行综合的物理和数字视图，数字孪生是这种重新调整的重要组成部分。
数字孪生的未来几乎是无限的，因为越来越多的认知能力不断投入使用。因此，数字孪生不断学习新的技能和能力，这意味着他们可以继续产生使产品更好、流程更高效所需的洞察力。
瞰图（Kantu）
瞰图科技是一家专注数字孪生2/3D引擎渲染的图形化公司，国产自主研发三维引擎的技术领先者；致力于可视化系统设计、三维虚拟仿真开发，完善国产化自主研发三维引擎，打破国外3A工业设计软件的垄断。