?數字孿生的定義

數字孿生是對象、流程和系統的實時而虛擬的表示。雖然數字孿生可以代表純粹的數字事物，但它們通常是物理和數字領域之間的橋梁。例如，數字孿生可以為工廠、通信網絡或物流系統提供可視化數字視圖。調研機構 Gartner 表示：“數字孿生的實現是一個封裝的軟件對象或模型。它反映了一個特定的物理對象、流程、企業、人或其他抽象概念。通過來自多個數字孿生體的匯總數據，以形成一個可跨越多個現實世界實體（例如發電廠或城市）及其相關流程的綜合視圖。”

數字孿生的好處

這些物理操作的虛擬克隆可以幫助企業監管運營、執行預測性維護，以及當資本需要做采購決策時，為其提供洞察力。它們還可以幫助企業模擬那些由于時間或經濟成本過高而無法通過物理資產進行測試的場景、創建長期的商業計劃、確認新發明并改進流程。

根據數字產品工程公司 GlobalLogic 的調查，數字孿生提供了五個主要優勢：

• 加快風險評估和生產時間。數字孿生可以幫助企業在生產產品之前，對其進行虛擬測試和驗證。工程師可以使用它們來識別過程故障。
• 測性維護。企業可以使用數字孿生主動監控設備和系統，以便在它們發生故障之前安排維護，從而提高生產效率。
• 實時遠程監控。用戶可以遠程監測和控制系統。
• 更好的團隊協作。GlobalLogic 指出，流程自動化和可全天候24小時訪問信息系統，可以讓技術人員將更多時間用于協作。
• 更好的財務決策。通過集成財務數據，企業可以使用數字孿生做出更好、更快的調整決策。

數字孿生的技術

系統集成商 SL Controls 指出，數字孿生由三個主要元素組成：

• 歷史數據。有關機器、流程和系統過去性能的數據。
• 實時數據。數字孿生接收來自設備傳感器的持續更新以及來自平臺和系統的輸出，如制造設備、客戶服務和采購。
• 未來數據。其中包括機器學習和工程師的投入。

IBM 表示，當今使用的各類型的數字孿生在很大程度上因其應用領域而有所不同：

• 組件孿生/零件孿生。這些是數字孿生的基本單元。在這里，孿生代表組件或零件的物理、機械或電氣特性。
• 資產孿生。資產是兩個或多個協同工作的組件。這些孿生代表組件之間的交互，以創建性能數據。
• 系統或單元孿生。這些孿生反映了構成系統或單元的資產的相互作用。
• 流程孿生。這些孿生代表了系統如何協同工作。例如，流程孿生可能代表整個生產設施。

數字孿生vs.模擬

數字孿生可以看作是對物理對象和過程的模擬，但數字孿生與眾不同之處在于可實時更新。

系統集成商 SL Controls 表示，模擬允許工程師對物理資產進行測試和評估，但模擬是靜態的。輸入新參數取決于工程師。數字孿生可以接受來自物理資產、流程或系統的實時更新，允許工程師使用真實環境執行測試、評估和分析工作。

數字孿生軟件

數字孿生軟件平臺結合物聯網傳感器數據和其他數據來監控資產性能和運行模擬。顧問 Ian Skerrett 表示，可擴展的數字孿生平臺具備六個關鍵特性：

• 管理數字孿生生命周期。Skerrett 表示，數字孿生是“數字線程”或“數字母版”的實例，即構成物理資產的需求、部件和控制系統。例如，風電設施的數字線程由工程圖、材料清單、軟件版本和其他用于創建其工件組成。風電設施數字孿生平臺需要利用該數字線程，并提供工具來測試、部署和管理基于數字線程的數字孿生。這些工具需要能夠擴展到數百個數字線程和數千個數字孿生。
• 單一事實來源。平臺需要能夠更新并為每個數字孿生提供準確的狀態。例如，日常維護可能會導致一項資產的部件或固件版本與另一項資產不同。數字孿生平臺必須能夠在每個對象和資產發生變化時，立即更新至準確狀態。
• 開放 API 。作為工業物聯網解決方案的接口和集成點，該平臺必須提供一個開放的 API，允許任何系統與之交互。
• 可視化和分析該平臺必須允許企業創建可視化、儀表板和對來自數字孿生的實時數據的深入分析。實時數據應鏈接到數字線程。
• 事件和流程管理。平臺必須允許用戶創建可以基于平臺數據執行的事件和業務流程。
• 客戶和用戶視角。該平臺需要實現數字孿生的利益相關者之間的協作。它應該反映企業擁有或運營哪些數字孿生，以及允許哪些用戶訪問數據。

數字孿生公司

許多企業正在構建自己的數字孿生，但也有一些流行的平臺供應商。以下是較受歡迎的產品：

• aPriori 數字制造仿真軟件
• Autodesk 數字孿生
• Ayla 物聯網平臺
• AWS 物聯網
• Interfacing Technologies 企業流程中心 (EPC)
• Oracle IoT 生產監控云
• GE Predix 平臺
• SAP Leonardo    物聯網

數字孿生市場

數字孿生市場正在快速增長。研究公司 Marketsand Markets 表示， 2020 年全球數字孿生市場規模為 31 億美元，預計到 2027 年將達到 635 億美元。該公司認為數字孿生是第四次工業革命（或“工業 4.0”）的關鍵組成部分。

MarketsandMarkets 在報告中指出，“在工業 4.0 中，數字孿生被認為將制造技術與物聯網等先進技術相結合，有助于開發互聯制造系統。因此，數字孿生技術似乎是一種促進企業實現工作 4.0 的理想解決方案。”

該公司認為，汽車和運輸、能源和電力、航空航天和國防垂直領域是數字孿生技術的主要用戶。

來源：www.cio.com

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