什么是数字孪生？

数字孪生是一项令人兴奋的技术，它使我们能够探索各种可能性并更好地理解复杂的现实世界系统。 这种物理实体和过程的虚拟表示由三个主要组件组成：现实空间中的物理实体、软件形式的数字孪生，以及最后将这两个元素链接在一起的数据。 数字孪生已经在许多行业中被用来降低成本和提高效率，而且它们进一步提高我们能力的潜力也越来越明显。

数字孪生使组织能够前所未有地洞察其物理对象的性能。 通过在物体上安装各种数据生成传感器并将该信息转发到处理系统，随着实时数据的上传和分析，虚拟副本可以不断改进。 这种产生见解的能力为寻求能源输出和温度调节等领域改进的组织提供了有效的解决方案。

其背后是一种有效的方法，该方法使用模拟和性能问题研究来通知这些改进，然后再在原始对象上实际实施，从而大大减少与进行这些转换相关的成本和时间精力。

数字孪生与模拟之间的区别

数字孪生和模拟都是研究系统复杂性的强大工具。 虽然它们都利用数字模型来研究和复制系统的功能，但主要区别在于规模：模拟通常专注于一个过程，而数字孪生可用于运行多个模拟，以便更全面地了解其复杂的操作。

数字孪生不仅仅是静态模型——它们提供了一个交互式环境，可以提供更丰富的信息集进行分析。 通过利用这个虚拟空间，用户可以更准确地评估他们的系统在不同场景下的运行方式，提供宝贵的见解，通常可以帮助企业做出更明智的决策。

模拟和数字孪生之间的差异甚至超出了这一范围。 模拟缺乏实时反馈数据来测量准确性，而数字孪生被设置为双向通信，通过从对象传感器获取数据，然后与同一来源分享其形成的见解。 这种由数字孪生支持的结构有助于生成更准确的模型和响应，使用户能够获得即时可操作的情报。

事实证明，数字孪生正在彻底改变组织模拟和规划潜在现实世界结果的方式。 通过利用虚拟环境和增强的计算能力，再加上获取从广泛领域收集的最新数据，数字孪生能够从比传统模拟更广泛的角度评估问题。 这种改进的能力实际上为以多种方式增强产品、计划和流程提供了无限的潜力。

数字孪生正在彻底改变组织模拟和规划潜在现实世界结果的方式。 通过利用虚拟环境和增强的计算能力，再加上获取从广泛领域收集的最新数据，数字孪生能够从比传统模拟更广泛的角度评估问题。 这种改进的能力实际上为以多种方式增强产品、计划和流程提供了无限的潜力。

数字孪生的类型

对数字孪生进行分类的方法有多种，但一些最常见的类型和方法包括：

组件双胞胎

组件孪生是系统或产品中单个零件的数字复制品，为确保现实应用中的耐用性提供了选择。 通过这些数字模型，设计师和工程师可以模拟各个零件在使用过程中可能遇到的动态场景。

这种做法使他们能够评估零件的完整性并进行必要的改进以保证其可靠性。 模拟场景可以代表零件可能经历的各种压力和热量水平，从而允许设计人员适当调整其规格。 通过组件孪生，可以在可能的弱点实际存在之前就识别出它们。

资产双胞胎

资产孪生或产品孪生提供了一种独特的方式来可视化物理产品及其各种组件的操作。 通过提供现实世界产品的虚拟化身，资产双胞胎使工程和维护等众多领域的专家能够深入了解系统如何协同工作。

例如，可以有效地利用资产孪生来监控风力涡轮机的性能，并确定哪些组件最容易因定期磨损而发生故障。 通过这种方式，资产双胞胎对于评估各种不同行业的机器健康状况可能具有无价的价值。

系统双胞胎

系统孪生，也称为单元孪生，提供由许多相互关联的产品组成的系统的虚拟表示。 通过将单个产品及其交互建模为复杂系统的一部分，可以识别提高效率和生产力的机会。 系统孪生就像一个镜头，组织可以通过它深入了解产品和客户需求之间的关系，从而优化流程以获得最佳性能。

通过增加运营可见性，企业能够采取更主动的方法来解决问题，并确保所有组件彼此协调工作。 这项强大的技术为企业提供了一个令人兴奋的机会，通过了解其资产如何交互并改进当前系统来提高效率。

进程双胞胎

流程双胞胎的概念为企业主和决策者提供了关于数字解决方案的令人兴奋的新视角。 通过流程孪生，可以对每个级别的操作进行建模，从大型系统到小细节。 这使企业能够获得对潜在问题的预测性洞察，根据当前模式或设想的场景制定建议和行动计划，并优化生产模型以确保最大效率。

流程双胞胎正在引领一场新的革命，改变我们如何看待制造业等行业的现代互联系统，并帮助培养组织内部的敏捷性，帮助他们努力在不断变化的市场中保持竞争力。

数字孪生的好处

数字孪生提供了一系列好处，例如降低物理方面工作的成本和风险。

数字孪生的其他一些主要好处包括：

更高的效率

数字孪生可以通过自动监控整个多部分系统来缓解与后期生产现实制造流程相关的难题。 通过使用数字模型来反映物理生产系统，制造商可以更加主动地确保流程所有步骤中的最佳性能和效率。

数字孪生提供了手动流程无法比拟的透明度和灵活性。 通过快速评估机器运行中的微小波动或意外后果，管理人员可以做出明智的决策，从而持续改进组织的绩效。 所有这一切都使数字孪生处于理想的位置，可以成为现代制造商努力实现最佳产量和节能的强大工具。

更好的研发

使用数字孪生来为研究和设计决策提供信息已经变得越来越流行，因为它能够生成有关产品可能性能结果的全面数据和报告。

如此丰富的数据提供了令人难以置信的洞察力，使公司能够就潜在的产品改进做出明智的决策，而无需开始昂贵的生产过程。 借助数字孪生，公司可以在投资大规模制造之前清楚地了解其产品在各种场景或应用中的表现。 这不仅有助于节省资金和资源，而且还可以确保客户获得更高质量的产品，因为公司强调精益求精而不是反复试验。

报废产品

数字孪生是制造商高效管理产品生命周期的宝贵工具。 他们可以利用这些信息来优化产品加工的最终步骤，从而节省成本并确保合规性。 数字孪生使制造商能够分析材料成分，并深入了解在报废阶段可以从产品中收获什么，这意味着他们可以决定如何以及何时回收或重新利用材料。

这些知识有可能产生积极和持久的影响，帮助他们削减成本、减少碳足迹，并推动可持续发展计划的新方法

其他福利

数字孪生的其他一些好处包括提高运营效率、延长设备正常运行时间、通过监控和模拟提高可靠性和可用性、降低维护成本以及持续改进。

数字孪生用例

最依赖数字孪生的行业包括：

• 制造： 工业部门处于利用数字孪生的最前沿，并且该领域已经得到了广泛的实施。 多年来，制造商一直使用虚拟副本来对组件、产品、系统和整个工厂进行建模，从而使他们能够前所未有地深入了解其运营流程。
• 卫生保健： 通过数字孪生，医疗专业人员能够优化诊断和治疗，同时避免现实世界测试的风险。 通过利用电子健康记录、基因组测序数据、成像结果和其他患者信息以及匿名比较研究见解，医疗服务提供者可以自信地为患者确定最佳治疗方案，并且比以往更加准确
• 能源： 电力公司处于技术前沿，探索数字孪生来彻底改变发电厂、电网甚至可再生能源系统。 这种创新方法可以对维护协议和生产监控进行前所未有的控制，从而最大限度地提高太阳能装置和风电场的效率——这是实现碳中和的关键一步。 未来，整个电网网络可能会通过过程数字孪生进行复制。
• 城市规划： 通过数字孪生技术，城市和大型建设项目可以数字化连接，以改善基础设施。 利用物联网技术和人工智能分析，智慧城市计划可以提高能源效率，同时在全国范围内优化交通服务。
• 零售和电子商务： 零售商正在利用数字孪生来改变购物体验，从实体店的产品放置和客户旅程优化，到通过虚拟商店模式推动在线参与。 这项创新还通过以前所未有的细节呈现 3D 图像彻底改变了视觉效果，创造了超现实的观看体验。