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數(shù)字孿生—現(xiàn)實與數(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,你擁有一個現(xiàn)實世界的完美數(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,更能精準地預(yù)測結(jié)果,并輸出指令以操縱現(xiàn)實世界。


當下,企業(yè)正在以多種方式使用數(shù)字孿生技術(shù)。在汽車和飛機制造領(lǐng)域,數(shù)字孿生技術(shù)逐漸成為優(yōu)化整個制造價值鏈和創(chuàng)新產(chǎn)品的重要工具;在能源領(lǐng)域,油田服務(wù)運營商通過獲取和分析大量井內(nèi)數(shù)據(jù),建立數(shù)字模型,實時指導(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,新加坡使用詳細的虛擬城市模型,用于城市規(guī)劃、維護和災(zāi)害預(yù)警項目。





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


1)對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,從而這與真實物理世界的雙向溝通提供了基礎(chǔ);


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

作為物理世界的一個虛擬系統(tǒng),可以反映物理世界的行為、狀態(tài)特征,監(jiān)測物理世界的健康狀態(tài);與此同時,通過實例化為多個運行對象,并以不同的狀態(tài)向前推演,可預(yù)測物理世界未來的狀態(tài),從而達到對物理世界優(yōu)化決策的目的。



 

數(shù)字孿生可以模擬物理對象或流程的各個方面。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)計到消費者整個供應(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”模式—生產(chǎn)車間設(shè)備的實物展現(xiàn)。仿真模型可以捕獲設(shè)備如何操作,工程師如何維護,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)實世界的數(shù)據(jù)。


數(shù)字孿生發(fā)展勢頭迅猛,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,到2022年,40%的物聯(lián)網(wǎng)平臺供應(yīng)商將集成仿真平臺、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)進行流程仿真和場景評估。 


與此同時,通過訪問大量數(shù)據(jù),使得創(chuàng)建比以往更為詳細、更為動態(tài)化的仿真成為可能。對于數(shù)字孿生的長期用戶而言,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)的照片就越生動逼真。


 


隨著數(shù)字孿生技術(shù)趨勢在未來幾年的加速,可能會有更多企業(yè)開始探索使用數(shù)字孿生技術(shù)來優(yōu)化流程、實時制定以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的決策,以及設(shè)計新的產(chǎn)品、服務(wù)和商業(yè)模式的機會。


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)。當早期實踐者在各自行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出先發(fā)優(yōu)勢時,其他企業(yè)也將緊隨其后。


長期來看,若想要實現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)的全部潛力,可能需要集成整個生態(tài)圈內(nèi)的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。創(chuàng)建一個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營觀點,但仍然需要將外部實體整合到內(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)仍對點對點連接之外的外部集成感到不滿意。克服這種猶豫可能是一個長期挑戰(zhàn),但最終,所有的付出都將是值得的。未來,期望企業(yè)會利用區(qū)塊鏈打破信息孤島,繼而驗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),從而使仿真更加細節(jié)化、動態(tài)化,更具潛在價值?,F(xiàn)在,是時候?qū)⒛愕臄?shù)字企業(yè)從黑白時代轉(zhuǎn)換到彩色時代了。你準備好了嗎?

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