As an emerging technology in the era of Industry 4.0, digital twin is gaining unprecedented attention because of its promise to further optimize process design, quality control, health monitoring, decision and policy making, and more, by comprehensively modeling the physical world as a group of interconnected digital models. In a two-part series of papers, we examine the fundamental role of different modeling techniques, twinning enabling technologies, and uncertainty quantification and optimization methods commonly used in digital twins. This first paper presents a thorough literature review of digital twin trends across many disciplines currently pursuing this area of research. Then, digital twin modeling and twinning enabling technologies are further analyzed by classifying them into two main categories: physical-to-virtual, and virtual-to-physical, based on the direction in which data flows. Finally, this paper provides perspectives on the trajectory of digital twin technology over the next decade, and introduces a few emerging areas of research which will likely be of great use in future digital twin research. In part two of this review, the role of uncertainty quantification and optimization are discussed, a battery digital twin is demonstrated, and more perspectives on the future of digital twin are shared.


翻译:作为工业4.0时代的新兴技术,数字双胞胎正在获得前所未有的关注,因为它承诺进一步优化流程设计、质量控制、健康监测、决策和决策,并通过全面模拟物理世界,将其作为一组相互关联的数字模型来进行更多工作。在两部分系列的论文中,我们审视了数字双胞胎通常使用的不同建模技术、结对辅助技术以及不确定性量化和优化方法的基本作用。本文第一份文件对目前从事这方面研究的许多学科的数字双胞胎趋势进行了透彻的文献审查。随后,根据数据流动的方向,通过将数字双胞胎建模和结对赋能技术分为两大类,进一步分析了数字双胞胎建模和结对扶持技术。最后,本文介绍了未来十年数字双胞胎技术的轨迹,并介绍了几个可能在未来数字双胞胎研究中大有用的新兴研究领域。在第二部分中,讨论了不确定性量化和优化的作用,展示了电池数字双胞胎,并分享了更多关于数字双胞胎未来的观点。

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