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【51CTO.com快譯】如果可以通過試驗虛擬對象上的所有內容來預測未來。那么企業還會困惑嗎?

什么是數字孿生以及如何運作

數字孿生是物理資產或產品的數字或虛擬副本。它使數據分析和系統監控能夠在問題出現之前及早發現。它使用模擬場景來避免停機，創造可能性，并為未來制定更具體的計劃。

傳感器通過收集實時數據幫助連接真實世界和虛擬世界。數據收集或者在內部部署設施中收集，或者在云平臺中積累。然后在資產的虛擬副本中評估和模擬數據。

模擬有助于獲取信息，然后可以將參數應用于實際的物理資產。在真實和虛擬插圖中結合數據以優化真實資產性能。

但需要注意的是，數字孿生并不是一種產品或技術，它是一種概念。不同的技術協同工作，使一些概念成為現實，例如：

• 物聯網
• 區塊鏈
• 3D模擬
• 人工智能
• 云計算
• 4G/5G
• 大數據

基于人工智能和機器學習算法的數字孿生

使用虛擬版本，企業可以執行無限次重復。此外還可以使用大量場景進行實驗，以生成模擬數據。然后使用這些數據在真實環境中訓練人工智能模型。

企業可以使用虛擬副本來測試不同的場景，然后再生成唯一的內容。數據副本還有助于通過機器學習執行增強的數據操作。

機器學習通過獲取精確的數據和預測來實現智能過程。它還將確認視覺效果和非結構化數據。

機器學習將創造新的機會來確定數據中不可預見的模式。它建立了一個單一的學習系統來管理復雜的數據。

人工智能可以從不同的來源學習，例如：

• 示例(監督學習)
• 征求某人的評論/反饋(主動學習)
• 將知識從一項任務傳遞到另一項任務(轉移學習)
• 自動反饋/獎勵(強化學習)
• 無需任何審查/反饋(無監督學習)

數字孿生和物聯網是成功的組合

物聯網和數字孿生正在改變虛擬和物理協作的方式。物聯網支持連接和訪問現實世界中的智，它與數字孿生(虛擬模型)相互關聯。他們將以數字方式舉例說明他們之間的匹配。

與數字孿生相結合時，物聯網可以提供對產品完整生命周期的可見性。它還有助于從不同資產中解鎖更深層次的運營情報。因此，企業將獲得實時的全方位可見性。在當今不斷變化的市場需求和客戶需求中，這是非常必要的。

具有物聯網的數字孿生可以顯著增強和優化維護和資產停機時間。它還支持新的收入流，并最大限度地提高效率。設計師可以發現他們需要在哪里操作才能使工作順利進行。因此，他們可以在現實世界中部署任何東西之前進行相應的更改。

數字孿生的成效如何

(1)快速生產和風險評估

企業可以提前虛擬地分析產品。通過復制整個生產過程，工程師可以識別任何故障。因此，他們可以生產出更好的產品，還可以評估意外場景、系統反應、產品構建策略等等。它最終促進了風險評估，還將節省對物理產品進行更改所需的大量時間。

(2)預測性維護

物聯網傳感器實時產生大數據。因此，企業可以評估這些數據并確定所有的系統面臨的問題。它使企業能夠更精確地安排預測性維護，將提高現實世界的生產效率，并減少維護費用。

(3)實時遠程控制

要獲得一個物理系統的實時、詳細的更大視圖更具挑戰性。這有時是不可想象的。但通過數字孿生，用戶可以遠程控制系統性能。

(4)加強與團隊的協作

數字孿生提供流程自動化和全天候系統數據可訪問性。因此，工程師可以更準確、更頻繁地與團隊之間協作。它將導致更好的生產和效率。

(5)產品追蹤

數字孿生可幫助企業在整個開發生命周期中跟蹤產品。物聯網傳感器每隔一段時間就會不斷發送有關性能的反饋。它將有助于提高產品質量。

(6)改進財務決策

大量實時數據和高級分析是有利的。企業可以更快、更好地做出生產材料和勞動力成本等方面的財務決策。因此很容易調整制造產品的整體預算。

采用數字孿生的挑戰

(1)3D圖形

采用數字孿生的主要挑戰是要采用3D圖形和插圖技術。盡管如此，很多企業仍然認為2D數據是非常需要的。所以他們一直在努力。但用戶需要注意的是，數字孿生根本無法進行2D設計。

(2)數字化

想成功實施數字孿生概念嗎?有必要在整個業務流程中實現數字化轉型。許多小型企業已經進行了數字化轉型，以充分利用數字化的優勢。

(3)數字數據管理

除了物理數據之外，還需要管理產品的數字數據。在管理過程中也需要進行強有力的改變。它確保數字孿生絕對控制實際和物理配置。

數字孿生的應用領域

(1)制造

工程師在開發和創新產品時經常使用數字孿生技術。它有助于生成產品的虛擬表示。此外，它還簡化了根據客戶需求進行定制的過程。

制造商可以毫不費力地獲得產品的單一精確版本。業務運營增強是數字孿生的主要應用之一。

(2)太空

為了開發和改造太空領域的飛行器，美國宇航局構建了一個數字孿生宇宙飛船模型。它存儲數據并能夠模擬不同的條件。這是一個很好的解決問題的過程。

(3)汽車

借助車輛的虛擬模型，可以捕捉處于工作模式時的行為。還將獲得有關車輛性能和維護的反饋。因此，最終將有助于開發和生產性能更佳的車輛。

(4)風力渦輪機

為了跟蹤風力發電場中的渦輪機，通用電氣公司采用了數字孿生技術。數字孿生的風力渦輪機可以幫助發現氣候條件對物理風力渦輪機的影響。這些數字孿生數據留在云端并從物理孿生中獲取所有數據或見解。

(5)醫療保健

患者的數字孿生從多個來源獲取數據，例如：

• 記錄
• 體檢
• 實驗室發現
• 遺傳學

它將有助于整個診斷和治療過程。

數字孿生模型還可以在早期階段檢測癥狀。因此，患者可以在患病之前進行診斷。手術模擬有助于手術風險評估。數字孿生模型可以實現醫療器械設計優化、藥物開發和確定劑量。

(6)工業物聯網

現在，通過使用數字孿生來監控大型和復雜的機器部件。物聯網為數字模型提供實時數據。它將有助于預測未來的操作和異常。在此基礎上，可以監控物聯網資產，并減少成本和停機時間。它還有助于優化維護，并促進物聯網產品的生產。

(7)零售

數字孿生有助于零售商將其供應鏈設計為相互關聯的環境。零售商可以設計和開發：

• 資產
• 倉儲倉庫
• 后勤
• 材料流
• 庫存位置
• 人員
• 程序

該模型由實時傳感器、設備數據和其他業務系統數據提供。在此基礎上，它可以生成一個實時執行環境。

(8)體育和賽車

一級方程式賽車一直在采用數字孿生來優化其賽車方法。任何賽車或體育組織都可以利用虛擬孿生技術。它有助于確定改進和戰略。

未來的技術將包含什么

數字化和先進技術使企業能夠提高：

• 速度
• 效率
• 靈活性
• 質量

幾乎每個行業領域如今都在實施數字孿生以利用更多潛力。設備、流程和產品的數字化越來越受到關注。數字孿生幫助已經在使用先進技術的企業，例如：

• 人工智能
• 機器學習
• 區塊鏈
• 物聯網技術

數字孿生無疑是企業未來十年的發展愿景，將會加快工業化轉型，并將促進企業開發新產品、資產和流程。

原文標題：Digital Twinning - Opening New Vistas of Innovations，作者：Smital Pandit

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