连接现实世界和虚拟世界的数字孪生

对于许多实业家来说，“数字孪生”一词并不奇怪。这是第四次工业革命中新产品和新工艺开发的下一件大事，Stratview Research的高级内容作家Chandana Patnaik说。

在看到产品的假设场景的副本或计划的模拟结构时，您会如何反应？在产品进入现实世界之前，在产品中处理您希望的所有升级，这难道不令人惊讶吗？
嗯，这就是数字孪生所承诺的。 在这里，在这篇文章中，我们将仔细研究这项革命性的技术，并了解是什么让它对工业世界至关重要。

简而言之，“数字孪生”

简单来说，这个最热门的技术趋势是有生命或非生物物理对象的复制品或数字化身。或者说，数字孪生可以代表它所代表的任何事物的当前状况。这有助于获得实时数据，通过这些数据，人们可以看到当前的进度或瓶颈，并计划解决或改进它们的方法。

这项技术是如何工作的？

当以数字方式创建和显示物理产品的孪生体时，智能传感器用于收集和创建从真实产品到数字孪生的实时表示。这种传输的数据不仅可以复制物理产品，还可以模仿其行为。

让我们更深入地了解在应用数字孪生时所采用的技术。

数字孪生中使用的技术

数字孪生的范围很广，其应用融合了人工智能 （AI）、物联网 （IoT）、区块链、机器学习 （ML）、大数据分析等炙手可热的技术趋势。

• 人工智能 （AI） – 它有助于自动分析收集的数据，还有助于预测可能的结果，并提出如何最大限度地减少或抑制潜在问题的想法。
• 物联网 （IoT） – 它被认为是任何数字孪生应用的骨干。数字孪生需要大量信息。物联网传感器收集信息并将其发送到云端以供各种系统使用.
• 区块链 – 由于技术的安全性和不变性，这是一种生成和监控数字孪生的方法。它可以克服安全和安保差距，帮助数字孪生轻松运行。
• 云 –简单来说，为了创建和充分利用数字孪生，需要云。由于数字孪生的应用程序处理大量数据，云计算允许将所有数据存储在虚拟云中，并从任何地方轻松访问所需的信息。
• 扩展现实（XR） – 这是一个总称，概括了三个主要趋势，包括增强现实（AR），虚拟现实（VR），混合现实（MR）。它可以通过结合真实世界和虚拟世界来改善人机交互。
• 机器学习– 它使系统能够学习提供的数据和算法来模仿任何一组任务。它有助于为无法使用手动编码算法分析的复杂数据集提供有用的分析。
• 大数据分析 – 数字孪生是关于分析数据，而“大数据分析”是分析庞大而多样化的数据集的高级方法。

它只复制产品吗？

不仅是产品，这种技术趋势可以复制多个对象、流程等。它有多种形式，但分为三个基本部门，包括：

• 产品数字孪生 – 捕获产品生命周期，使用户能够了解产品或其部件如何相互作用，以及其环境如何优化组成部件。
• 以飞机为例。如果您想了解高温天气如何影响发动机的性能，则无需飞行，只需提高数字孪生的温度即可。
• 过程数字孪生 – 增强产品数字孪生，不仅优化设备，而且优化整个制造过程。
• 系统数字孪生 – 将单个产品复制为更大系统的组件。由于它是产品和流程孪生的组合，并且可以执行其中任何一个任务，因此它是各个行业中广泛使用的解决方案。

使用数字孪生的行业

了解这项技术可以通过多种方式对企业有益（参见图3），数字孪生现在已广泛应用于所有行业，包括航空航天与国防，汽车与运输，医疗保健等。

2021 年，数字孪生市场规模为 ~7 亿美元（2.6 亿欧元），预计到 80 年将超过 92 亿美元（86.89 亿欧元），年增长率高达 2028%。这种增长主要是由于它为企业和多个行业提供了好处，以及使用该领域的快速技术进步，以及该技术与人工智能、物联网等其他热门趋势的整合。

下面给出了不同行业如何使用数字孪生的一些用例：

• 制造业是数字孪生正在彻底改变运营的领域之一。制造业需要大量投资和高成本设备，从而产生大量数据。制造业中的数字孪生解决方案有助于最大限度地降低性能改进、设计定制和产品开发方面的成本和风险。
• 能源和公用事业公司正在使用这项技术来设计、监控和维护发电厂、电网、输电和用电。过程数字孪生体有朝一日可能会创建电网孪生。
• 建筑业可以使用数字孪生技术，以低成本和高质量基础设施为目标，将社区和城市纳入其中。例如，2022 年 7 月，拉斯维加斯推出了其市中心 <> 平方公里部分的数字孪生。
• 医疗– 想象一下，在不冒生命危险的情况下预见任何实验性治疗对患者的影响是多么安全。生成患者的双胞胎身体并收集连续的细胞水平数据现在已成为可能。不仅如此，这项技术还可以将医疗设备开发、疾病演示和医院运营等结合起来。

数字孪生是真的赢了吗？

在这种不确定的时期获得确定性能为所有主要行业带来重大利益。研究表明，数字孪生技术能够将收入增加 10%，并将产品质量提高 25%。

假设数字孪生解决方案有朝一日可以帮助所有行业变得更加智能似乎有些牵强，但事实是，他们已经在这样做了。

但是，尽管有许多好处，但一些挑战似乎阻碍了这一趋势的广泛采用，使得数字孪生仅限于许多公司的绘图板。由于这项技术处于探索阶段，需要大量投资，一些组织仍未将其纳入其运营中。虽然，一旦这种趋势开始萌芽和开花，它就会开始获得牵引力。这项技术真实且像野火一样增长，正在形成层次结构。