對于許多實業(yè)家來說，“數(shù)字孿生”一詞并不奇怪。Stratview Research的高級內(nèi)容作家 Chandana Patnaik 說，這是第四次工業(yè)革命中新產(chǎn)品和新工藝開發(fā)的下一件大事。

當您看到產(chǎn)品假設情景的復制品或計劃的模擬結(jié)構(gòu)時，您會作何反應？在產(chǎn)品進入現(xiàn)實世界之前處理您希望在產(chǎn)品中進行的所有升級難道不會令人驚訝嗎？好吧，這就是數(shù)字孿生所承諾的。在這篇文章中，我們將仔細研究這項革命性技術(shù)，并了解是什么讓它對工業(yè)界至關(guān)重要。

簡而言之，“數(shù)字孿生”

簡而言之，這種最熱門的技術(shù)趨勢是有生命或無生命物體的復制品或數(shù)字化身?；蛘哒f，數(shù)字雙胞胎可以代表它所代表的任何事物的當前狀況。這有助于獲得實時數(shù)據(jù)，人們可以通過該數(shù)據(jù)查看當前的進度或瓶頸，并計劃解決或改進這些問題的方法。

這項技術(shù)如何運作？

當以數(shù)字方式創(chuàng)建和顯示物理產(chǎn)品的雙胞胎時，智能傳感器用于收集和創(chuàng)建從真實產(chǎn)品到數(shù)字雙胞胎的實時表示。這種傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不僅復制了物理產(chǎn)品，還模仿了它的行為。

讓我們更深入地了解在應用數(shù)字雙胞胎時采用了哪些技術(shù)。

數(shù)字孿生中使用的技術(shù)

數(shù)字孿生的范圍很廣，其應用融合了人工智能 (AI)、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、區(qū)塊鏈、機器學習 (ML)、大數(shù)據(jù)分析等熱門技術(shù)趨勢。

• 人工智能 (AI)– 它有助于自動分析收集到的數(shù)據(jù)，還有助于預測可能的結(jié)果并提出如何最小化或抑制潛在問題的想法。
• 物聯(lián)網(wǎng) (IoT)– 它被視為任何數(shù)字孿生應用程序的支柱。數(shù)字孿生需要大量信息。物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集信息并將其發(fā)送到云端以供各種系統(tǒng)使用。
• 區(qū)塊鏈——由于技術(shù)的安全性和不變性，它是一種生成和監(jiān)控數(shù)字孿生的方法。它可以克服安全漏洞，幫助數(shù)字孿生毫無障礙地發(fā)揮作用。
• 云——簡單來說，為了創(chuàng)建和充分利用數(shù)字孿生，需要云。由于數(shù)字孿生的應用程序需要處理大量數(shù)據(jù)，云計算允許將所有數(shù)據(jù)存儲在虛擬云中，并從任何地方輕松訪問所需信息。
• 擴展現(xiàn)實(XR)– 這是一個涵蓋三大趨勢的總稱，包括增強現(xiàn)實(AR)、虛擬現(xiàn)實 (VR)、混合現(xiàn)實 (MR)。它可以通過結(jié)合真實世界和虛擬世界來改善人機交互。
• 機器學習——它使系統(tǒng)能夠?qū)W習提供的數(shù)據(jù)和算法來模仿任何一組任務。它有助于為無法使用手動編碼算法分析的復雜數(shù)據(jù)集提供有用的分析。
• 大數(shù)據(jù)分析——數(shù)字孿生就是分析數(shù)據(jù)，“大數(shù)據(jù)分析”是一種分析龐大、多樣化數(shù)據(jù)集的先進方法。

它只是復制一個產(chǎn)品嗎？

不僅是產(chǎn)品，而且這種技術(shù)趨勢可以復制多個對象、過程等。它有多種形式，但在三個基本領(lǐng)域得到提煉，包括——

• 產(chǎn)品數(shù)字孿生——捕獲產(chǎn)品生命周期，使用戶能夠了解產(chǎn)品或其部件如何相互作用以及它們的環(huán)境如何允許優(yōu)化組成部件。
• 以飛機為例。如果您想了解高溫天氣如何影響您的引擎性能，您不需要駕駛一個，您需要做的就是提高數(shù)字雙胞胎的溫度。
• 過程數(shù)字孿生——增強產(chǎn)品數(shù)字孿生，不僅優(yōu)化設備，而且優(yōu)化整個制造過程。
• 系統(tǒng)數(shù)字孿生——將單個產(chǎn)品復制為更大系統(tǒng)的組件。由于它是產(chǎn)品和流程雙胞胎的組合，并且可以執(zhí)行其中任何一項任務，因此它是各行各業(yè)廣泛使用的解決方案。

使用數(shù)字孿生的行業(yè)

了解這項技術(shù)可以通過多種方式對企業(yè)有利（參見圖 3），數(shù)字孿生現(xiàn)在正廣泛應用于所有行業(yè)，包括航空航天與國防、汽車與運輸、醫(yī)療保健等。

2021 年，數(shù)字孿生市場規(guī)模約為 72 億美元（68 億歐元），預計到 2028 年將超過 920 億美元（868.9 億歐元），年增長率高達 44%。這種增長主要是由于它為企業(yè)和使用它們的多個行業(yè)帶來的好處，該領(lǐng)域的快速技術(shù)進步，以及該技術(shù)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等其他熱門趨勢的集成。

下面給出了不同行業(yè)如何使用數(shù)字孿生的一些用例：

• 制造業(yè)是數(shù)字孿生正在革新運營的領(lǐng)域之一。制造業(yè)需要大量投資和產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)的高成本設備。制造業(yè)中的數(shù)字孿生解決方案有助于最大限度地降低性能改進、設計定制和產(chǎn)品開發(fā)方面的成本和風險。
• 能源和公用事業(yè)公司正在使用這項技術(shù)來設計、監(jiān)控和維護發(fā)電廠、電網(wǎng)、傳輸和消耗。流程數(shù)字孿生有朝一日可能會創(chuàng)建電網(wǎng)孿生。
• 建筑行業(yè)可以使用數(shù)字孿生技術(shù)，將社區(qū)和城市納入低成本和高質(zhì)量基礎(chǔ)設施的目標。例如，2022 年 1 月，拉斯維加斯推出了其市中心 7 平方公里區(qū)域的數(shù)字雙胞胎。
• 醫(yī)療保健——想象一下，在不冒生命危險的情況下預見任何實驗性治療對患者的影響是多么安全。生成患者的雙胞胎身體并收集連續(xù)的細胞水平數(shù)據(jù)現(xiàn)在已成為可能。不僅如此，這項技術(shù)還可以將醫(yī)療器械開發(fā)、疾病展示和醫(yī)院運營等結(jié)合起來。

雙胞胎真的贏了嗎？

在這樣不確定的時期獲得確定性可以為所有主要部門帶來重大利益。研究表明，數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)⑹杖胩岣?10%，并將產(chǎn)品質(zhì)量提高 25%。

假設數(shù)字孿生解決方案有一天可能會幫助所有行業(yè)變得更加智能，這似乎有些牽強，但事實是，他們已經(jīng)在這樣做了。

但是，盡管有很多好處，但一些挑戰(zhàn)似乎阻礙了這一趨勢的廣泛采用，使得數(shù)字孿生僅限于許多公司的繪圖板上。由于這項技術(shù)處于探索階段，需要大量投資，因此一些組織仍未將其納入其運營。雖然，一旦這種趨勢開始萌芽和開花，它就會開始獲得牽引力。真實且如野火般增長，這項技術(shù)正在形成等級制度。