《数字孪生电网白皮书》之一：数字孪生体时代

导读：由工业4.0研究院编写，数字孪生体联盟发布的《数字孪生电网白皮书》于2021年7月公布，引起了很大的反响。为了便于大家进一步探讨交流，计划分10期全文在“数字孪生电网”公众号刊登所有内容。

自2009年DARPA率先提出数字孪生体（Digital Twin）概念以来，经过美国空军研究实验室、NASA、麻省理工学院、剑桥大学、工业4.0研究院、洛克希德·马丁、波音公司和通用电气等机构的持续努力，它已经成为一个理论体系完整的新范式，开始进入产业化发展阶段。

工业4.0研究院率先推进数字孪生体产业化发展，于2019年成立了全球第一家数字孪生体联盟，比美国同类组织早七个月。为了进一步普及工业4.0研究院数字孪生体研究成果，2020年底出版发行了《数字孪生体》一书，成为全球第一本阐释数字孪生体产业的书籍，获得了行业人士的关注。

经过五年多时间的准备，工业4.0研究院完成了数字孪生体理论研究工作，根据行业探索和实践实际情况，提出了仿真派、连接派和数据派三大数字孪生体流派，并提出了包含数字孪生化、数字线程和数字孪生体平台的技术体系，同时还创造性引入软件行业的“前向兼容”概念，作为数字孪生体的本质特征。

为了便于行业企业应用数字孪生体，工业4.0研究院还设计了“降维策略实施指南”，强调应从资产类的场景入手，解决一些“低端”需求，促使数字孪生体技术的成熟，从而为其产业化发展提供肥沃的土壤。为此，《数字孪生体》一书还介绍了数字孪生制造、数字孪生城市、数字孪生航空航天、数字孪生能源和数字孪生国防。

最近几年时间，电力行业逐步引入数字孪生体技术，逐步形成了较为广泛的数字孪生体应用场景。根据数字孪生体产业发展的现状，工业4.0研究院提出了“数字孪生+”战略，以指引各行各业的数字孪生体应用。截止到2021年初，“数字孪生+”在制造、汽车、电力、矿山、石化、水利和城市等领域得到应用，形成了多行业探索应用的态势。

工业4.0研究院在2020年底发布的《数字孪生体报告（2021）》中指出，数字孪生体时代到来了。

在工业4.0研究院支撑下，国家发改委和中央网信办于2020年4月7日在《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》中提出了包含数字孪生体的新一代数字技术，同时提出了“数字孪生创新计划”，以解决数字化转型的关键核心技术等问题。这是我国首次提出数字孪生体战略，体现了我国对未来产业的高瞻远瞩和战略判断。

2020年8月21日，国资委进一步落实“数字孪生创新计划”，发布了《关于加快推进国有企业数字化转型的通知》，其中多处强调国有企业应主动作为，全面推动数字孪生体的应用。

工业4.0研究院为此做了分析，具体体现为：

（1）建设基础数字技术平台。数字孪生体技术是很关键的基础数字技术平台，它有助于着力夯实数字化转型基础。

（2）推进生产运营智能化。实现作业现场全要素、全过程自动感知、实时分析和自适应优化决策，提高生产质量、效率和资产运营水平，赋能企业提质增效。

（3）加快关键核心技术攻关。数字孪生被认定为前沿技术，应把它打造形成国际先进、安全可控的数字化转型技术体系。

（4）打造制造类企业数字化转型示范。增强基于数字孪生的设计制造水平，加快形成动态感知、预测预警、自主决策和精准执行能力，全面提升企业研发、设计和生产的智能化水平。

表格1 数字孪生体相关政策文件（国家级）

在国资委文件指引下，国有企业敢于担当，迅速启动了数字孪生体相关工作。2021年初，国家电网、南方电网、华电煤业等国有企业相继发布文件，要求开展能源互联网数字孪生体顶层架构设计和相关战略规划。

除了国有企业，私营企业更为积极，数字孪生体联盟大部分企业为私营企业，它们积极参与数字孪生体应用的探索，已经在各个领域取得了不少成果，包括制造、汽车、机械、城市等领域。《数字孪生体报告（2021）》精选了10大案例，展现了我国数字孪生体产业丰富多彩的探索景象。