战车疾驰在沙场上，突然“趴窝”了怎么办？不用急，只需发送维修指令到后方，技术人员就能在数字化空间看到具体车况，然后组织实施远程抢救抢修，快速恢复战车战技性能。

不但如此，指挥员还可清晰地监测到每辆装备的运行和战斗情况，通过数字平台，模拟现实战场环境，精准预测未来作战过程中装备的损耗与需求，及时安排技术保障、调配补充，甚至可以高度智能化地控制作战进程。

这，便是数字孪生技术的奇特功效。

虚拟世界对接现实世界

提及“数字孪生”，可以说是近年来火起来的具有颠覆性的前沿科技之一，国际上有关信息研究和分析机构把它列为未来十大战略技术趋势之一。

这一概念最早由密歇根大学教授Dr. Michael Grieves提出，是指通过数字化手段，在虚拟空间构建一个与现实实体相一致的虚拟实体的技术。通俗些讲，就是把一个物体完全复制到数字设备上、便于人们观察的技术。

这种技术之所以具有颠覆性，就在于它可以完全绕过现实实物，直接通过操控数字孪生体进行模拟、仿真和预测。例如波音公司的波音777客机，就是利用数字孪生的初期技术开发设计的。它的整个研发过程，300多万个零部件，没有任何图纸模型，完全依靠数字仿真来推演，然后直接进行量产。据报道，这项技术帮助波音公司减少返工量50%，有效缩短研发周期40%。

作为一种新兴前沿科技，我国科学家也进行了及时跟进。如杭州已把数字孪生技术运用到城市管理之中，由智能机器接管1300个路口信号灯和4500条道路的交通视频。把路况信息传入ET城市大脑，就可模拟出整个城市的交通变化情况，借助AI算法，实现交通信号灯的智能配置，从而有效减少市民15.3%的通行时间，也使得救护、应急、消防等车辆的出勤时间大大缩短。

当然，这些应用只是数字孪生技术的“牛刀小试”。数字孪生技术解决了困扰人们已久的虚拟世界和现实世界连接交互的问题，它充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术，面向产品全生命周期过程，具有可观的应用价值。其主要特征包括：作为虚拟模型，与实体模型一一对应；它会随着与实体的不断交互而时时变化；仿真结果受到输入变量影响，呈现概率性。

利用该技术，可以在数字世界模拟出小到一颗螺丝、大到一座城市，甚至精密复杂如人体的内在结构。理论上讲，物理世界中的各种事物均可使用数字孪生技术进行复制。据有关信息研究和分析机构预测，未来一到两年内，全世界一半以上的大型生产厂家将使用这一技术，可以帮助他们提高近10%的生产效率。

武器装备找到“完美替身”

目前，将数字孪生技术纳入战略发展规划，已经成为各军事强国的共识。例如，美军把数字孪生技术视为“改变游戏规则”的颠覆性机遇，正将这项技术逐步应用到各军种装备全寿命周期。美海军利用数字孪生技术完成的包含一组具有信息战功能的“数字林肯”模型，将安装在“林肯”号航母上，提高其网络电磁装备的安全性和可靠性；美空军与波音公司合作构建了F-15C机体的数字孪生模型，便于预测其寿命期限以及维修换件时间；美陆军在PHM（故障预测与健康管理）技术的基础上，通过集成微机电、无线通信、微数据处理器和电源微功耗技术，对导弹、弹药以及发射平台的状态进行评估。

如何抢占科技制高点，让数字孪生技术推动军事装备向更加智能的方向发展，成为促进战斗力生成的倍增器，已是目前军事装备领域应用研究的一个关键问题。

试想，如果用数字孪生技术构建出武器装备的“孪生兄弟”，再借助其与外界的数据交互，模拟出武器装备在各种现实环境下的状态和功能，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，就能为武器装备在全寿命周期的各个环节提供最佳方案。

利用这种方式，可以实现对装备实时信息的直观掌握。因为数字孪生体本身就是实体装备在信息维度的一个精确、稳定的“完美替身”。有了这个“完美替身”，再通过武器装备内部传感器传出的数据，我们不但可以看到装备外部的变化情况，还能看到内部零件的变化情况及其工作状态，从而为装备的使用、维护人员提供实时可靠的信息支持。

同时，利用这种方式，我们还能做到“未卜先知”。对运用数字孪生技术产生的装备模型，进行给定条件下实验，模拟装备在不同阶段的运行状态，能够得出装备在各个时期的状态数据，进而提前预知装备可能存在的潜在故障，并及时做出预警，给出对策建议。将装备模型与其他模型进行交互，在精确传感和精准计算的支撑下，可以形成极致可视化的复杂环境。如核环境、撞击环境、遭受袭击环境等，并记录模型在复杂环境下的战术技术性能，为装备设计者提供优化思路。

前景广阔定可大显身手

有了数字孪生技术，装备设计师可能不再需要进行复杂的物理实验来验证设计理念，装备制造者也许不再需要进行小批量试制就可预测装备运用规律，装备管理者甚至不用到一线就可知道装备的整体保养和运行情况，进而极大降低装备全寿命周期成本，规避使用风险，精确反馈使用情况。

打造数字生产线。将装备的生产线进行数字建模，并与生产设备、生产过程等其他形式的数字孪生体进行集成，深度模拟生产过程，对生产参数、生产状态及外部条件进行调整，预测可能出现的问题，同时记录下过程中的各类数据，为后续的分析和优化提供依据，从而缩短装备研发周期，进一步降低成本。

构建远程可视保障系统。在执行任务前，将传感器提前预置在装备内部，传递出实时参数，在后方平台上进行收集、整理、分析，就可以对部件、子系统乃至整个装备的健康指标进行可视化评估。再将评估结果建模计算，就能预测装备的发展趋势，并及时给出保障建议。这种技术将使装备保障的远程性、及时性和准确性得到极大提升，对战场抢救抢修和动员调配都有现实意义。

建立装备运行数据库。云存储技术的发展，可使装备的数字孪生模型记录下实体装备整个寿命周期的所有数据和参数，这个周期可达几十年甚至更久。有了这些数据的支持，在装备管理过程中，就能建立起装备运行的数据库，再通过既定算法的人工智能分析，便能掌握装备在实际过程中的使用和管理情况，指导部队科学管装、合理用装，避免不规范使用带来的问题，提高装备配置的合理性。

当然，数字孪生技术目前尚处在起步阶段，距离真正广泛运用到装备领域，还要突破理念、技术、规范、配套等多重难题。但其巨大的科技优势、广阔的应用前景、深厚的发展潜力，已经被世界各军事强国所高度关注，在未来定可大显身手。

上图为数字孪生技术应用示意图。 吴艳梅作