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【51CTO.com快譯】如果可以通過試驗(yàn)虛擬對象上的所有內(nèi)容來預(yù)測未來。那么企業(yè)還會困惑嗎?

什么是數(shù)字孿生以及如何運(yùn)作

數(shù)字孿生是物理資產(chǎn)或產(chǎn)品的數(shù)字或虛擬副本。它使數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)監(jiān)控能夠在問題出現(xiàn)之前及早發(fā)現(xiàn)。它使用模擬場景來避免停機(jī)，創(chuàng)造可能性，并為未來制定更具體的計(jì)劃。

傳感器通過收集實(shí)時數(shù)據(jù)幫助連接真實(shí)世界和虛擬世界。數(shù)據(jù)收集或者在內(nèi)部部署設(shè)施中收集，或者在云平臺中積累。然后在資產(chǎn)的虛擬副本中評估和模擬數(shù)據(jù)。

模擬有助于獲取信息，然后可以將參數(shù)應(yīng)用于實(shí)際的物理資產(chǎn)。在真實(shí)和虛擬插圖中結(jié)合數(shù)據(jù)以優(yōu)化真實(shí)資產(chǎn)性能。

但需要注意的是，數(shù)字孿生并不是一種產(chǎn)品或技術(shù)，它是一種概念。不同的技術(shù)協(xié)同工作，使一些概念成為現(xiàn)實(shí)，例如：

• 物聯(lián)網(wǎng)
• 區(qū)塊鏈
• 3D模擬
• 人工智能
• 云計(jì)算
• 4G/5G
• 大數(shù)據(jù)

基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的數(shù)字孿生

使用虛擬版本，企業(yè)可以執(zhí)行無限次重復(fù)。此外還可以使用大量場景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以生成模擬數(shù)據(jù)。然后使用這些數(shù)據(jù)在真實(shí)環(huán)境中訓(xùn)練人工智能模型。

企業(yè)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(nèi)容。數(shù)據(jù)副本還有助于通過機(jī)器學(xué)習(xí)執(zhí)行增強(qiáng)的數(shù)據(jù)操作。

機(jī)器學(xué)習(xí)通過獲取精確的數(shù)據(jù)和預(yù)測來實(shí)現(xiàn)智能過程。它還將確認(rèn)視覺效果和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

機(jī)器學(xué)習(xí)將創(chuàng)造新的機(jī)會來確定數(shù)據(jù)中不可預(yù)見的模式。它建立了一個單一的學(xué)習(xí)系統(tǒng)來管理復(fù)雜的數(shù)據(jù)。

人工智能可以從不同的來源學(xué)習(xí)，例如：

• 示例(監(jiān)督學(xué)習(xí))
• 征求某人的評論/反饋(主動學(xué)習(xí))
• 將知識從一項(xiàng)任務(wù)傳遞到另一項(xiàng)任務(wù)(轉(zhuǎn)移學(xué)習(xí))
• 自動反饋/獎勵(強(qiáng)化學(xué)習(xí))
• 無需任何審查/反饋(無監(jiān)督學(xué)習(xí))

數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)是成功的組合

物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生正在改變虛擬和物理協(xié)作的方式。物聯(lián)網(wǎng)支持連接和訪問現(xiàn)實(shí)世界中的智，它與數(shù)字孿生(虛擬模型)相互關(guān)聯(lián)。他們將以數(shù)字方式舉例說明他們之間的匹配。

與數(shù)字孿生相結(jié)合時，物聯(lián)網(wǎng)可以提供對產(chǎn)品完整生命周期的可見性。它還有助于從不同資產(chǎn)中解鎖更深層次的運(yùn)營情報(bào)。因此，企業(yè)將獲得實(shí)時的全方位可見性。在當(dāng)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(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生可以顯著增強(qiáng)和優(yōu)化維護(hù)和資產(chǎn)停機(jī)時間。它還支持新的收入流，并最大限度地提高效率。設(shè)計(jì)師可以發(fā)現(xiàn)他們需要在哪里操作才能使工作順利進(jìn)行。因此，他們可以在現(xiàn)實(shí)世界中部署任何東西之前進(jìn)行相應(yīng)的更改。

數(shù)字孿生的成效如何

(1)快速生產(chǎn)和風(fēng)險(xiǎn)評估

企業(yè)可以提前虛擬地分析產(chǎn)品。通過復(fù)制整個生產(chǎn)過程，工程師可以識別任何故障。因此，他們可以生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，還可以評估意外場景、系統(tǒng)反應(yīng)、產(chǎn)品構(gòu)建策略等等。它最終促進(jìn)了風(fēng)險(xiǎn)評估，還將節(jié)省對物理產(chǎn)品進(jìn)行更改所需的大量時間。

(2)預(yù)測性維護(hù)

物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時產(chǎn)生大數(shù)據(jù)。因此，企業(yè)可以評估這些數(shù)據(jù)并確定所有的系統(tǒng)面臨的問題。它使企業(yè)能夠更精確地安排預(yù)測性維護(hù)，將提高現(xiàn)實(shí)世界的生產(chǎn)效率，并減少維護(hù)費(fèi)用。

(3)實(shí)時遠(yuǎn)程控制

要獲得一個物理系統(tǒng)的實(shí)時、詳細(xì)的更大視圖更具挑戰(zhàn)性。這有時是不可想象的。但通過數(shù)字孿生，用戶可以遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)性能。

(4)加強(qiáng)與團(tuán)隊(duì)的協(xié)作

數(shù)字孿生提供流程自動化和全天候系統(tǒng)數(shù)據(jù)可訪問性。因此，工程師可以更準(zhǔn)確、更頻繁地與團(tuán)隊(duì)之間協(xié)作。它將導(dǎo)致更好的生產(chǎn)和效率。

(5)產(chǎn)品追蹤

數(shù)字孿生可幫助企業(yè)在整個開發(fā)生命周期中跟蹤產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)傳感器每隔一段時間就會不斷發(fā)送有關(guān)性能的反饋。它將有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

(6)改進(jìn)財(cái)務(wù)決策

大量實(shí)時數(shù)據(jù)和高級分析是有利的。企業(yè)可以更快、更好地做出生產(chǎn)材料和勞動力成本等方面的財(cái)務(wù)決策。因此很容易調(diào)整制造產(chǎn)品的整體預(yù)算。

采用數(shù)字孿生的挑戰(zhàn)

(1)3D圖形

采用數(shù)字孿生的主要挑戰(zhàn)是要采用3D圖形和插圖技術(shù)。盡管如此，很多企業(yè)仍然認(rèn)為2D數(shù)據(jù)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(shù)字孿生根本無法進(jìn)行2D設(shè)計(jì)。

(2)數(shù)字化

想成功實(shí)施數(shù)字孿生概念嗎?有必要在整個業(yè)務(wù)流程中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。許多小型企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以充分利用數(shù)字化的優(yōu)勢。

(3)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)管理

除了物理數(shù)據(jù)之外，還需要管理產(chǎn)品的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在管理過程中也需要進(jìn)行強(qiáng)有力的改變。它確保數(shù)字孿生絕對控制實(shí)際和物理配置。

數(shù)字孿生的應(yīng)用領(lǐng)域

(1)制造

工程師在開發(fā)和創(chuàng)新產(chǎn)品時經(jīng)常使用數(shù)字孿生技術(shù)。它有助于生成產(chǎn)品的虛擬表示。此外，它還簡化了根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制的過程。

制造商可以毫不費(fèi)力地獲得產(chǎn)品的單一精確版本。業(yè)務(wù)運(yùn)營增強(qiáng)是數(shù)字孿生的主要應(yīng)用之一。

(2)太空

為了開發(fā)和改造太空領(lǐng)域的飛行器，美國宇航局構(gòu)建了一個數(shù)字孿生宇宙飛船模型。它存儲數(shù)據(jù)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(guān)車輛性能和維護(hù)的反饋。因此，最終將有助于開發(fā)和生產(chǎn)性能更佳的車輛。

(4)風(fēng)力渦輪機(jī)

為了跟蹤風(fēng)力發(fā)電場中的渦輪機(jī)，通用電氣公司采用了數(shù)字孿生技術(shù)。數(shù)字孿生的風(fēng)力渦輪機(jī)可以幫助發(fā)現(xiàn)氣候條件對物理風(fēng)力渦輪機(jī)的影響。這些數(shù)字孿生數(shù)據(jù)留在云端并從物理孿生中獲取所有數(shù)據(jù)或見解。

(5)醫(yī)療保健

患者的數(shù)字孿生從多個來源獲取數(shù)據(jù)，例如：

• 記錄
• 體檢
• 實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)
• 遺傳學(xué)

它將有助于整個診斷和治療過程。

數(shù)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(jìn)行診斷。手術(shù)模擬有助于手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評估。數(shù)字孿生模型可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療器械設(shè)計(jì)優(yōu)化、藥物開發(fā)和確定劑量。

(6)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

現(xiàn)在，通過使用數(shù)字孿生來監(jiān)控大型和復(fù)雜的機(jī)器部件。物聯(lián)網(wǎng)為數(shù)字模型提供實(shí)時數(shù)據(jù)。它將有助于預(yù)測未來的操作和異常。在此基礎(chǔ)上，可以監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)，并減少成本和停機(jī)時間。它還有助于優(yōu)化維護(hù)，并促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。

(7)零售

數(shù)字孿生有助于零售商將其供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)為相互關(guān)聯(lián)的環(huán)境。零售商可以設(shè)計(jì)和開發(fā)：

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

該模型由實(shí)時傳感器、設(shè)備數(shù)據(jù)和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供。在此基礎(chǔ)上，它可以生成一個實(shí)時執(zhí)行環(huán)境。

(8)體育和賽車

一級方程式賽車一直在采用數(shù)字孿生來優(yōu)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(shù)。它有助于確定改進(jìn)和戰(zhàn)略。

未來的技術(shù)將包含什么

數(shù)字化和先進(jìn)技術(shù)使企業(yè)能夠提高：

• 速度
• 效率
• 靈活性
• 質(zhì)量

幾乎每個行業(yè)領(lǐng)域如今都在實(shí)施數(shù)字孿生以利用更多潛力。設(shè)備、流程和產(chǎn)品的數(shù)字化越來越受到關(guān)注。數(shù)字孿生幫助已經(jīng)在使用先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)，例如：

• 人工智能
• 機(jī)器學(xué)習(xí)
• 區(qū)塊鏈
• 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

數(shù)字孿生無疑是企業(yè)未來十年的發(fā)展愿景，將會加快工業(yè)化轉(zhuǎn)型，并將促進(jìn)企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品、資產(chǎn)和流程。

原文標(biāo)題：Digital Twinning - Opening New Vistas of Innovations，作者：Smital Pandit

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