【導讀】制造業(yè)的數字化轉型水平仍不高已成行業(yè)共識。超過(guò)90%的制造商表示，他們在數字化創(chuàng )新上面臨著(zhù)各種障礙。企業(yè)希望利用工業(yè)4.0技術(shù)推進(jìn)其運營(yíng)已然成為趨勢，而數字孿生能夠幫助它們擴大全球工廠(chǎng)的運營(yíng)規模、及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、實(shí)現更多結果可視化，并優(yōu)化產(chǎn)品制造。
數字孿生能夠及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、實(shí)現更多結果可視化，以及更好地優(yōu)化產(chǎn)品制造，從而顯著(zhù)提升效率。
制造業(yè)的數字化轉型水平仍不高已成行業(yè)共識。超過(guò)90%的制造商表示，他們在數字化創(chuàng )新上面臨著(zhù)各種障礙。企業(yè)希望利用工業(yè)4.0技術(shù)推進(jìn)其運營(yíng)已然成為趨勢，而數字孿生能夠幫助它們擴大全球工廠(chǎng)的運營(yíng)規模、及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、實(shí)現更多結果可視化，并優(yōu)化產(chǎn)品制造。
通過(guò)繪制工廠(chǎng)、生產(chǎn)線(xiàn)和硬件的完整虛擬化訪(fǎng)問(wèn)足跡，數字孿生可以為企業(yè)顯著(zhù)增效。為了獲得這些成效，領(lǐng)導者必須理解數字孿生的基本原理，了解仿真技術(shù)如何為數字孿生提供技術(shù)支持，以及大規模實(shí)施該技術(shù)的障礙。
數字孿生的基本原理
首先，理解數字孿生的含義至關(guān)重要。數字孿生，顧名思義，是真實(shí)世界資產(chǎn)的精確復制品（或稱(chēng)“孿生體”），它為物理世界和虛擬對應物之間架起了實(shí)時(shí)連接的橋梁。
數字孿生在過(guò)去十年中發(fā)展迅速，但實(shí)際上，對物理世界進(jìn)行建模的概念已經(jīng)存在了幾十年。電子技術(shù)的出現推動(dòng)仿真概念誕生，隨著(zhù)時(shí)間的推移，這一概念已經(jīng)發(fā)展為一個(gè)強大的運營(yíng)決策工具。
但是，仿真和數字孿生并不能一概而論，而了解這兩者之間的區別至關(guān)重要。
數字孿生是真實(shí)世界資產(chǎn)的精確復制品，它為物理世界和虛擬對應物之間架起了實(shí)時(shí)連接的橋梁。
仿真與數字孿生
世界上的每個(gè)環(huán)境都由空間、時(shí)間和物質(zhì)三種要素組成。物質(zhì)可以是該環(huán)境中的任何物理“元素”。例如，在工廠(chǎng)中，物質(zhì)可能是箱子、機器、材料、人等等。仿真則是指通過(guò)進(jìn)入這些物理空間，在數字空間中對其環(huán)境中的元素以完全相同的方式進(jìn)行建模。這個(gè)模型是物理環(huán)境中正在發(fā)生的事情的基本反映。
盡管仿真與數字孿生都使用基于虛擬模型的仿真技術(shù)來(lái)復制系統的各種流程，但數字孿生是一個(gè)可擴展的虛擬環(huán)境，由在物理世界和數字世界之間建立實(shí)時(shí)連接的各種技術(shù)組合而成。
數字孿生是仿真模型更進(jìn)一步的體現——數字孿生可以復制多個(gè)組件交互的、更復雜的資產(chǎn)或流程。數字孿生覆蓋了仿真技術(shù)忽略的其他因素，如 IT系統、財務(wù)程序、環(huán)境的濕度和溫度等變量，以及管道、墻壁等人和物理特征等。
數字孿生使用連接到真實(shí)世界資產(chǎn)的傳感器來(lái)收集、交流、分析和使用實(shí)時(shí)數據，從而推動(dòng)智能行動(dòng)。這種從物理世界到數字世界，再回到物理世界的持續同步循環(huán)，正在為更加精準的建模釋放巨大潛力。隨著(zhù)數字孿生的迅速崛起和加速應用，這一領(lǐng)域的創(chuàng )新剛剛蓬勃起步，科技行業(yè)的領(lǐng)導者們正努力創(chuàng )造一個(gè)更加互聯(lián)的未來(lái)，激發(fā)數字孿生背后蘊藏的無(wú)盡潛力。
企業(yè)專(zhuān)注數字化的緣由
工廠(chǎng)是由高度復雜的機械部件構成，這些部件之間，以及它們與整個(gè)公司的系統之間不斷產(chǎn)生相互作用。這種復雜性使得人們很難理解如何推動(dòng)生產(chǎn)現場(chǎng)的改進(jìn)，以及這些改變對上下游帶來(lái)的影響。傳統上，在工廠(chǎng)進(jìn)行任何改變都是一項繁瑣的、耗時(shí)的且成本高昂的工作。這需要我們實(shí)際地去移動(dòng)設備、人和生產(chǎn)線(xiàn)以完成測試，并觀(guān)察這些調整是否能有效提高產(chǎn)量和改善運營(yíng)。
通過(guò)使用數字孿生技術(shù)，企業(yè)可以在允許改變和優(yōu)化虛擬環(huán)境中測試更新的設備或產(chǎn)品配置，而無(wú)需任何物理世界的工廠(chǎng)參與。這樣可以使潛在問(wèn)題在經(jīng)歷漫長(cháng)的試錯過(guò)程之前暴露得更加突出，從而降低成本高昂的誤判和時(shí)間損失的風(fēng)險。
在沒(méi)有仿真的情況下，這一測試過(guò)程可能需要幾個(gè)月才能完成。比如，由于關(guān)乎患者健康，醫療設備的制造需要精確的規劃和預測，可能需要數年時(shí)間。在某個(gè)案例中，制造技術(shù)公司偉創(chuàng )力僅用了三周的時(shí)間就創(chuàng )建了一個(gè)工廠(chǎng)車(chē)間的數字孿生，并成功地加速和優(yōu)化了 II類(lèi)糖尿病產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
數字孿生應用落地的經(jīng)驗
從理論上講，數字孿生前景無(wú)限，甚至可以從根本上顛覆行業(yè)。但是，一個(gè)成功的數字孿生項目需要的不僅僅是提供技術(shù)能力，它還需要與業(yè)務(wù)目標保持一致，并對營(yíng)收和凈利潤產(chǎn)生可衡量的影響。
因此，數字孿生的部署必須契合現有工作流和企業(yè)運營(yíng)。數字孿生并不是單獨存在的，它與現有流程、數據和技術(shù)相聯(lián)系，是整個(gè)生態(tài)系統的一部分。
此外，優(yōu)質(zhì)數據是可靠的數字孿生解決方案的基礎。將海量數據轉化為實(shí)用、實(shí)時(shí)的數字孿生仿真，意味著(zhù)要進(jìn)行一些嚴格的流程精簡(jiǎn)，這正是機器學(xué)習和人工智能深耕多年的領(lǐng)域。
雖然數字孿生有助于推動(dòng)創(chuàng )新、加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，但企業(yè)必須能夠管理數據流中的空白，并愿意采取必要的行動(dòng)來(lái)在現有資產(chǎn)和流程的基礎上實(shí)現真正的價(jià)值。
未來(lái)，更加互聯(lián)
數字孿生旨在確定哪些輸入變量會(huì )對特定產(chǎn)出產(chǎn)生最大的影響，使制造商能夠預測未來(lái)結果，并在問(wèn)題發(fā)生之前識別它們。描述制造業(yè)務(wù)中的物理資產(chǎn)和流程的關(guān)鍵變量，是數以百計甚至數以千計的。
擁有準確的生產(chǎn)數據和相關(guān)信息，數字孿生就有可能消除生產(chǎn)線(xiàn)測試的物理限制，打破設施和部門(mén)之間的壁壘，從而優(yōu)化決策，解決制造業(yè)面臨的最大挑戰。
（來(lái)源：Power & Motion，作者 Zohair Mehkri，偉創(chuàng )力數字孿生技術(shù)總監）
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