数字孪生迈入智能时代 数字孪生具有不同的粒度。XMPro 将不能进一步价值拆分的数字孪生称为单元数字孪生（discrete digital twin），在设计研发阶段，数字孪生以阵列、协作、递阶的形式组合形成复杂系统孪生；在产品寿命周期演进的过程中，设计孪生逐步与制造孪生、运营孪生结合，规模和复杂程度不断增大，包含的信息不断增多，如图 0-1 所示。通过采集大量物理世界的信息，结合工业物联网、云和边缘计算、AI 等前沿技术，数字孪生可以体现其自学习、自适应和自判断的能力，实现 P – D – P（Physical-Digital-Physical）闭环反馈学习、从企业到部件级的实时优化、综合性和灵活性强的配置和调控、预见性维护等功能，持续为企业创造价值。 图 0-1 数 字 孪 生 在 产 品 寿 命 周 期 中的演进[1] 从实际出发，一步到位实现产品全寿命周期的数字孪生是不现实的，数字孪生的实现需要综合考虑价值、成本和软硬件条件，从一个或几个典型问题着手，其抽象程度应以实际用例的需求为准，实现利益增长之后再以点带面，稳步实现企业的数字化智能化建设。但我们在本章节不妨畅想一下，当数字孪生的长期战略部署实现时，它能够带来什么样的智能化转变。 GE 作为全球能源制造行业的老牌领军者，也是企业数字化道路上的先驱。2012 年率先提出工业互联网概念，2015 推出了首个工业数据收集分析的工业互联网平台 Predix。本章借助 GE 构想的智能电厂数字孪生，介绍在产品的运营阶段，智能化数字孪生的相关前沿技术和所能创造的价值。 1 用例背景 典型的 IGCC（燃气 – 蒸汽联合循环）结构如图 1-1 所示，IGCC 电厂在运行过程面临着如下诸多挑战： ➢ 系统复杂，设备众多：IGCC 电厂包含煤气化设备、高/低温气体冷却（HTGC/ITGC）设备、COS 水解设备、颗粒物及气体污染物移除设备、燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉（HRSG）、冷凝器等等设备。设备之间的耦合存在极强的非线性，给启动和调度带来了很大挑战。 ➢ 能效与环保要求：提高能源的使用效率一直是燃气轮机制造商和电厂研发工作的核心，以更好地应对全球的能源紧缺和日益严峻的全球变暖形势。提高能效既需要设计阶段对材料、结构、系统等方面进行优化，也需要在运行期间对发电负荷、燃气轮机导叶角度、HRSG 调温流量、汽轮机蒸汽入口温度等参数进行监测和调控。此外，面对越来越严重的大气污染，现代的电厂需要遵守非常严格的排放要求，使得电厂的经济调度更...
