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(dāng)您看到產(chǎn)品假設(shè)情景的復(fù)制品或計劃的模擬結(jié)構(gòu)時，您會作何反應(yīng)？在產(chǎn)品進(jìn)入現(xiàn)實世界之前處理您希望在產(chǎn)品中進(jìn)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(xì)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(fù)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(dāng)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(dāng)前的進(jìn)度或瓶頸，并計劃解決或改進(jìn)這些問題的方法。

這項技術(shù)如何運作？

當(dāng)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(fù)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(yīng)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(yīng)用融合了人工智能 (AI)、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、區(qū)塊鏈、機(jī)器學(xué)習(xí) (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(yù)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(yīng)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(yīng)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(kuò)展現(xiàn)實(XR)– 這是一個涵蓋三大趨勢的總稱，包括增強(qiáng)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(jī)交互。
• 機(jī)器學(xué)習(xí)——它使系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)提供的數(shù)據(jù)和算法來模仿任何一組任務(wù)。它有助于為無法使用手動編碼算法分析的復(fù)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(jìn)方法。

它只是復(fù)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(fù)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(jī)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(qiáng)產(chǎn)品數(shù)字孿生，不僅優(yōu)化設(shè)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(fù)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(wù)，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(yīng)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(yù)計到 2028 年將超過 920 億美元（868.9 億歐元），年增長率高達(dá) 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(jìn)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(shè)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(jìn)、設(shè)計定制和產(chǎn)品開發(fā)方面的成本和風(fēng)險。
• 能源和公用事業(yè)公司正在使用這項技術(shù)來設(shè)計、監(jiān)控和維護(hù)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(shè)施的目標(biāo)。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(yù)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(xì)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(shè)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(qiáng)，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。