本文最初发表于水消化．
“数字双胞胎”一词从2014年开始流行，如今已成为一个流行词。很多人都在使用“数字双胞胎”这个词，但也有很多人对此感到困惑。什么是数字双胞胎?它能做什么?我正在做的是数字双胞胎吗?
几年前，DHI和智能水网络论坛(SWAN)数字双胞胎工作组的许多合作伙伴开始联合起来解决这个问题。我们看到了在水务部门使用数字双胞胎的潜力和机会，但我们也看到了许多障碍。其中一个障碍是围绕数字双胞胎达成一致的理解或语言。一个共同的理解将使水行业朝着同一个方向前进。技术提供商可以在提供最佳价值的地方定位自己，而公用事业公司可以更好地选择最适合其设施的技术。
“在公用事业内部，跨部门合作必须对数字双胞胎有一致的看法。数字双胞胎是一个由不断变化的许多部分组成的整体，水务部门必须就什么是数字双胞胎的基本概念达成一致。如果没有这种共识，数字双胞胎可能会导致混乱，很难达到预期的结果。”
摘自SWAN数字孪生准备指南
什么是数字双胞胎?
那么，什么是数字双胞胎呢?没有完美的定义，但我们的观点是，数字双胞胎是现实世界实体及其行为的动态数字表示，使用具有静态和动态数据的模型，使洞察和交互能够推动可操作的和改进的结果。关键字是动态的，允许交互驱动可操作的结果。
数字双胞胎由许多不同的组件组成，SWAN数字双胞胎架构图提供了一个对数字双胞胎的主要元素进行分类的框架。这个架构框架可以作为一个检查表，让你看到你必须完成你的数字双胞胎的组件和差距。
数字双胞胎的主要用途是改善决策。一般来说，决策分为三类:战略决策，这是长期目标;战术决策，这是支持战略目标的短期步骤;运营决策，这是日常决策。需要支持这些决策的数字双胞胎将在更新频率和详细程度方面有所不同。例如，如果您想决定在未来五年内对公用事业进行哪些基础设施投资，则不需要实时更新传感器数据和事件。您需要聚合基础设施中的关键区域的信息。然而，如果你想做出操作决策，比如是否关闭和打开泵，以及关闭多长时间，你就需要获得所有的实时和预测数据，你甚至可能想知道可能的后果是什么。这些决策需要不同的动态数据和不同粒度的数字孪生。
我如何评估我的数字双胞胎?
我们相信数字双胞胎可以不断地改进和扩展，所以开始一个数字双胞胎项目就是开始一个更好、更复杂的数字双胞胎之旅。那么，你如何规划、设计和实施你的数字双胞胎呢?我们确定了数字双胞胎的四个主要支柱，可以帮助指导您评估您的数字双胞胎以及如何进一步进行。这些支柱是:成果、技术和连接、见解、互动和行动。
“这些支柱形成了一个基础，随着每个公用事业在数字孪生之旅中的进展而不断发展。每个支柱都有其成熟度级别，并且可以对其他支柱产生积极或消极的影响，以实现预期的结果。最不成熟的支柱可以成为推动公用事业数字孪生旅程的未来焦点。”
SWAN数字孪生准备指南
结果支柱是推动数字双胞胎发展方向的目标。一些例子包括改进的法规遵从性、更低的运营成本以及更可靠和更有弹性的系统。这些结果应尽可能量化，以便用于跟踪数字双胞胎的表现并规划进一步的开发。
技术和连接衡量和跟踪有多少基础设施资产被安全集成、数字化感知和控制，并确定数字双胞胎将产生多大的影响和影响的限制。例如，具有高连接性和高技术的公用事业将能够为数字孪生体提供更多实时数据，使数字孪生体更能反映实际运行状况。它还将使数字双胞胎能够提供更智能的决策支持和先进的自动化。
洞察力是对数字孪生模型产生的信息的衡量。它们可以通过对数据驱动或人工智能(AI)、基于物理的模型或它们的组合的模拟分析来生成。洞察让您了解系统中正在发生什么、已经发生什么以及将发生什么。一些分析示例包括异常检测、假设场景、预测操作参数等。通常，基于物理的模型(例如，水力学模型)擅长模拟实用程序中的预期设计操作条件，而数据驱动的模型则模拟实际操作条件中的模式。通过结合物理模型和基于数据的模型中的实时数据，可以产生协同效应，帮助生成更准确、更可推断的见解，从而更快、更好地做出决策。
交互和操作是数字双胞胎支持的决策支持操作。根据数字双胞胎是为谁设计的，这些操作可能是为员工，包括操作员、工程师和经理。这种支持可以是建议的设定值或建议创建的工作单。在更高级的场景中，数字双胞胎可以补充可编程逻辑控制器(PLC)，并为操作团队提供智能控制自动化或副驾驶。这种操作副导使操作人员能够在直接监督下更动态、更离散的时间步长控制泵和阀门等设备。
我如何开始使用数字双胞胎?
我们知道有一个架构图可以帮助我们了解什么是数字双胞胎以及数字双胞胎的组成部分。我们知道这四个数字双胞胎支柱可以帮助我们评估我们的数字双胞胎有多成熟和完整。现在，我们如何开始呢?
虽然不同的公用事业公司在技术和公司文化方面可能有不同的数字成熟度水平，但实现数字双胞胎的方法是共同的。不同之处在于这些步骤中所采取的行动。
数字双胞胎之旅是一个四步方法，指导公用事业公司和任何人规划、设计和实现数字双胞胎。
第一步是识别-决定你想要什么才能实现。这可以是一个大的系统范围的目标，也可以是一个特定的子系统目标。我们建议从小事开始，寻找容易实现的目标，并使目标尽可能可行。这将是数字双胞胎方向的指路之星。
第二步是评估- - - - - -你的效用是多少。我们建议使用架构图来获得可以帮助您实现已确定目标的技术、计划和项目的清单，因为它提供了一个框架，涵盖了数字双胞胎不同组件的高级概述。
第三步是实现- - - - - -迭代的方法，涉及不同的涉众。设置一些成功标准，并使所有涉众清楚地了解目标和度量标准。检查度量标准并迭代实现。你可能不得不改变某些事情，因为某些假设是错误的。
最后，使用数字双胞胎，并不断扩展和改进它。你可以回到“确定”步骤，制定一个新的目标，这样你的数字双胞胎就会随着时间的推移获得越来越多的功能。
我们在十多个案例研究中测试并推导出了这种方法，看看它们的效果如何。这些案例研究来自世界各地，从欧洲到亚洲再到美国。它们还涵盖从水分配到收集系统和废水处理厂的所有水价值链。因此，我们相信这种方法将适用于水行业的所有数字双胞胎。
让我们简单地看看其中一个案例研究，看看如何使用数字双胞胎之旅，节省30%的成本。
Gruppo CAP在意大利米兰市区管理综合供水服务。manbetxios客户端下载在这种情况下，我们看到的是一个污水处理厂，为布雷索市约25万人口提供服务。
第一步是——识别。他们的目标是通过降低化学物质的使用，改善沼气生产和生物甲烷分离操作来优化他们的设施。
第二步是——评估。他们评估了他们所拥有的和他们需要的差距，并确定他们需要更多的模型、决策支持工具等，使用SWAN架构图。根据评估结果，他们聘请DHI帮助他们构建数字双胞胎。
第三步是——实现一个迭代的方法。在此过程中，团队发现了一些问题，例如来自SCADA的数据差距，不同IT系统之间的连接，以及一些过程的复杂性，如曝气控制。然而，他们有一个明确的目标和目标，并朝着它努力。
第四步——使用和扩展。实施后，他们使用数字双胞胎来评估哪些控制策略最有效，并实施了最佳策略，节省了高达30%的成本。现在他们已经取得了一些成功，他们计划包括更多的过程来优化其他控制策略。
我希望这能让你了解如何使用数字双胞胎架构、数字双胞胎的支柱和数字双胞胎旅程方法来帮助你制定计划，实现数字双胞胎。
