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行業(yè)資訊

數(shù)字孿生—現(xiàn)實(shí)與數(shù)字世界的橋梁

2021-04-1612:06

近年，數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等一系列新概念相繼提出，從而引發(fā)了新的技術(shù)革新高潮。數(shù)字孿生更是尤為突出，試想一下，你擁有一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界的完美數(shù)字副本：數(shù)字孿生。它可以幫助你開展虛擬協(xié)作，快速獲取傳感器數(shù)據(jù)并模擬條件，清楚地了解假設(shè)情景，更能精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)結(jié)果，并輸出指令以操縱現(xiàn)實(shí)世界。

當(dāng)下，企業(yè)正在以多種方式使用數(shù)字孿生技術(shù)。在汽車和飛機(jī)制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)逐漸成為優(yōu)化整個(gè)制造價(jià)值鏈和創(chuàng)新產(chǎn)品的重要工具；在能源領(lǐng)域，油田服務(wù)運(yùn)營(yíng)商通過獲取和分析大量井內(nèi)數(shù)據(jù)，建立數(shù)字模型，實(shí)時(shí)指導(dǎo)鉆井作業(yè)；在醫(yī)療保健領(lǐng)域，心血管研究人員正在為臨床診斷、教育、培訓(xùn)等方面創(chuàng)造高仿真的人類心臟的數(shù)字孿生體；作為智慧城市管理的典型案例，新加坡使用詳細(xì)的虛擬城市模型，用于城市規(guī)劃、維護(hù)和災(zāi)害預(yù)警項(xiàng)目。

數(shù)字孿生建設(shè)的最終目標(biāo)是模擬真實(shí)物理世界的運(yùn)行，從而服務(wù)于真實(shí)物理系統(tǒng)的優(yōu)化與決策。從數(shù)字孿生存在的價(jià)值角度看，其優(yōu)勢(shì)在于：

1）對(duì)物理世界描述的完整性，通過數(shù)字孿生體的建設(shè)，將物理世界全生命周期的數(shù)據(jù)集中管理和應(yīng)用，從而這與真實(shí)物理世界的雙向溝通提供了基礎(chǔ);

2）與物理世界的動(dòng)態(tài)一致性，通過數(shù)據(jù)收集與設(shè)備控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)變化物理世界的數(shù)字孿生體的實(shí)時(shí)性跟隨變化，數(shù)字孿生體具有了在物理世界生命周期內(nèi)的成長(zhǎng)和演化能力。

作為物理世界的一個(gè)虛擬系統(tǒng)，可以反映物理世界的行為、狀態(tài)特征，監(jiān)測(cè)物理世界的健康狀態(tài)；與此同時(shí)，通過實(shí)例化為多個(gè)運(yùn)行對(duì)象，并以不同的狀態(tài)向前推演，可預(yù)測(cè)物理世界未來的狀態(tài)，從而達(dá)到對(duì)物理世界優(yōu)化決策的目的。

數(shù)字孿生可以模擬物理對(duì)象或流程的各個(gè)方面。它們可以展現(xiàn)新產(chǎn)品的工程圖和尺寸，也可以展現(xiàn)從設(shè)計(jì)到消費(fèi)者整個(gè)供應(yīng)鏈中所有子部件和相應(yīng)環(huán)節(jié)—已建成“數(shù)字孿生”，也可采用“即維護(hù)”模式—生產(chǎn)車間設(shè)備的實(shí)物展現(xiàn)。仿真模型可以捕獲設(shè)備如何操作，工程師如何維護(hù)，甚至該設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品如何與客戶關(guān)聯(lián)。數(shù)字孿生可以有多種形式，但它們無一例外都在捕獲和利用現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)。

數(shù)字孿生發(fā)展勢(shì)頭迅猛，得益于快速發(fā)展的仿真和建模能力、更好的互操作性和物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以及更多可用的工具和計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)等。因此，各領(lǐng)域內(nèi)的大小型企業(yè)及各大高校都可以更多地接觸到數(shù)字孿生技術(shù)。IDC預(yù)測(cè)，到2022年，40%的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)供應(yīng)商將集成仿真平臺(tái)、系統(tǒng)和功能來創(chuàng)建數(shù)字孿生，70%的制造商將使用該技術(shù)進(jìn)行流程仿真和場(chǎng)景評(píng)估。

與此同時(shí)，通過訪問大量數(shù)據(jù)，使得創(chuàng)建比以往更為詳細(xì)、更為動(dòng)態(tài)化的仿真成為可能。對(duì)于數(shù)字孿生的長(zhǎng)期用戶而言，這就好比從模糊的黑白快照過渡到彩色高清數(shù)碼照片一樣，從數(shù)字源中獲取的信息越多，最后呈現(xiàn)的照片就越生動(dòng)逼真。

隨著數(shù)字孿生技術(shù)趨勢(shì)在未來幾年的加速，可能會(huì)有更多企業(yè)開始探索使用數(shù)字孿生技術(shù)來優(yōu)化流程、實(shí)時(shí)制定以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的決策，以及設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品、服務(wù)和商業(yè)模式的機(jī)會(huì)。

在資本密集型產(chǎn)業(yè)，比如制造業(yè)、公用事業(yè)和能源，已是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)。當(dāng)早期實(shí)踐者在各自行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出先發(fā)優(yōu)勢(shì)時(shí)，其他企業(yè)也將緊隨其后。

長(zhǎng)期來看，若想要實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)的全部潛力，可能需要集成整個(gè)生態(tài)圈內(nèi)的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。創(chuàng)建一個(gè)完整的客戶生命周期或供應(yīng)鏈（囊括了一線供應(yīng)商和其自身的供應(yīng)商）的數(shù)字化仿真，可以提供富有洞察力的宏觀運(yùn)營(yíng)觀點(diǎn)，但仍然需要將外部實(shí)體整合到內(nèi)部數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)。

直至今日，大多數(shù)企業(yè)仍對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接之外的外部集成感到不滿意?？朔@種猶豫可能是一個(gè)長(zhǎng)期挑戰(zhàn)，但最終，所有的付出都將是值得的。未來，期望企業(yè)會(huì)利用區(qū)塊鏈打破信息孤島，繼而驗(yàn)證信息并將其輸入數(shù)字孿生體中。這可以釋放先前無法訪問的大量數(shù)據(jù)，從而使仿真更加細(xì)節(jié)化、動(dòng)態(tài)化，更具潛在價(jià)值?，F(xiàn)在，是時(shí)候?qū)⒛愕臄?shù)字企業(yè)從黑白時(shí)代轉(zhuǎn)換到彩色時(shí)代了。你準(zhǔn)備好了嗎？