Digital Twin的研究/应用新进展：七层结构 纵向解耦

在纵向维度上，数字孪生也有其自身发展规律。这与复杂产品的解耦有关。无论是飞机、航空母舰、高铁、核电站等产品，都是复杂产品。复杂产品的特点是系统层级很多。以飞机研发为例，我们可以在纵向上把一个复杂产品分七个层级来进行解耦。由此，与任何一个级别的物理产品所对应的数字孪生体也都具有相应的层级对应关系。如图2所示。

图2 复杂产品按照系统层次解耦

第7层（顶层）是全机级别；如果把它分解向下，下一层是第6层系统层级；再向下分解一层就是第5层子系统层级；第4层是部件层级；第3层是组件层级；第2层级是零件和元器件层级；第1层（底层）是材料层级。该图中的曲线，表示的是某一次研发迭代过程，从物理产品的材料出发，经过不同的层级研发流程串接之后，最高迭代到系统层级，又逐渐回到了物理材料所对应的数字孪生体上。

基于系统工程的方法，让复杂产品研制具有了内在的逻辑。无论多么复杂的大型产品，按照系统工程的方法一层一层分解，就会看到过去可能看不到或者看到了不明白的结论。例如飞机和航空母舰是两个完全不同的产品，如果分解到系统一级，拿雷达系统和导航系统举例，可能很多系统层级的内容就高度相似了；如果不相似也无妨，我们继续向下分解，在一层一层分解的过程中，就会发现和飞机和航空母舰，其组件越来越接近，很多功能描述越来越像。最后当分解到零件和元器件一级，特别是材料一级的时候，发现它们绝大部分都一样。