数字映射：数字孪生技术的应用场景及作用

对于许多行业来说，数字孪生技术是未来。

数字孪生定义

数字孪生不仅仅是某物的副本或克隆，它是对象或系统的动态实时表示。

数字孪生是一种虚拟模型，旨在准确反映物理对象。是物理对象、流程、服务或环境的数字表示，其行为和外观与现实世界中的对应物相似，可用于理解和优化其性能。

借助传感器、执行器和其他连接设备，数字孪生还可用于实时控制物理对象或系统。这使得在现实世界中实施新想法和策略之前，可以在虚拟环境中进行测试。

数字孪生类型

数字孪生技术可以分为四种不同的类型，每种类型都有其独特的特征和优势。这些是组件、资产、系统和流程孪生。让我们更详细地看一下每个：

组件孪生

组件孪生是单个组件或零件的数字模型，例如电机、传感器、开关和阀门。它们实时和随时间推移提供有关组件性能和行为的详细信息。这有助于组织监视这些组件的运行状况和性能，并在需要时进行必要的更改。

资产孪生

资产孪生是建筑物、机器和车辆等物理资产的数字模型。它们实时提供有关资产运行状态、性能数据和环境条件的信息。这有助于组织减少停机时间并提高其运营效率。

系统孪生

系统孪生是整个系统或流程的数字模型。它们允许组织监控和分析系统的性能，并确定可以改进的领域。系统孪生使组织能够优化其流程并改进其运营方式。

进程孪生

流程孪生是整个业务流程或客户旅程的数字模型。它们提供有关客户如何与组织的产品和服务实时交互的详细信息。这有助于组织确定可以改善客户体验的领域。

数字孪生作用

数字孪生是推动多个行业数字化转型的领先技术之一，从汽车和航空航天到智慧城市和医疗保健应用。

无论哪个行业，公司应该考虑使用数字孪生有几个原因，包括：

降低维护成本：数字孪生使企业能够了解潜在的故障来源，从而最大限度地减少非增值维护活动

提高生产效率：数字孪生可以帮助镜像和监控生产系统，着眼于在整个制造过程中实现和保持最高效率。

改进产品研发：数字孪生的使用可以更有效地研究和设计产品，并创建有关可能的性能结果的大量数据。这些信息可以带来洞察力，帮助公司在开始生产之前进行所需的产品改进。

数字孪生用例

航空航天

航空航天任务本质上是复杂的。飞机和航天器等终端产品的设计和制造成本非常高，因此为了避免代价高昂的延误，第一次就把工作做好就显得尤为重要。从设计和工程一直到装配和维护，数字孪生允许团队以实时 3D 方式可视化计算机辅助设计 (CAD) 模型和其他数据集并与之交互，从而改善决策。

建筑

在项目开始时，建筑师制作设计材料，包括效果图和模型，以便客户评估和批准设计。问题在于，没有与利益相关者共享的协作环境来实时做出决策。在传统评审期间传达设计意图是一个困难的过程。静态 2D 和 3D 模型会导致细节在转换中丢失，渲染不够灵活，并且并非每个人都在同一页面上。数字孪生解决了这些问题，因此不会再有代价高昂的错误。

汽车

在汽车行业，数字孪生用于在构建新设计概念之前对其进行仿真和测试，优化生产流程，甚至预测车辆在不同条件下的性能。为汽车 OEM 使用数字孪生的最大好处是能够通过在潜在问题发生之前识别和解决它们来节省时间和金钱。随着行业继续采用这项技术，它在汽车生命周期的每个工作流程中发挥着越来越重要的作用，从设计和制造到营销和维护。

能源

能源公司会产生大量数据，尤其是在运营越来越多地配备物联网 (IoT) 传感器、具有人工智能 (AI) 功能的高清摄像头等的情况下。实时 3D 等数字技术可以将这些数据可视化，以提供正确的见解，更好地为生产、维护、安全和安保以及优化方面的决策提供信息。

城市

数字孪生技术可帮助全球城市的建筑商、规划者和运营商更好地了解和优化这些供公众使用的空间。通过使用先进的交互式模型和实时物联网数据，利益相关者能够模拟交通流量、移动模式，甚至气候变化和机场、道路和交通枢纽等关键基础设施周围景观变化的影响。从单个设施到智能城市，数字孪生正在帮助业主、运营商和政策制定者管理大量有价值的数据，使他们能够更好地装备我们的基础设施以满足未来的需求。

工业

随着第四次工业革命(4IR)等新兴趋势的持续增长，制造商正在使用数字孪生技术来改变其产品生命周期。从加快产品开发的上市时间到提高一线员工的生产力，许多制造商已经从中受益。超过 80% 实施沉浸式技术的公司认为，他们在生产、制造和运营工作阶段的创新和协作能力有所提高。

医疗

通过数字孪生，医疗专业人员能够优化诊断和治疗，同时避免实际测试的风险。通过利用电子健康记录、基因组测序数据、成像结果和其他患者信息以及匿名的比较研究见解，提供商可以比以往更准确地自信地为患者确定最佳治疗方案。

零售

在大流行的刺激下，零售商利用数字孪生进行设计、规划、运营等的需求呈指数级增长。在线吸引客户的重要性也在一夜之间增加，零售商希望通过这项技术来创建身临其境的虚拟体验，以继续与购物者建立联系。精明的零售商正在采用数字孪生来增强流程，以新的和深刻的方式与客户建立联系，并提供引人注目的数字和店内用户体验。

数字孪生工具

• Akselos

• Ansys Twin Builder

• Autodesk Digital Twin

• Bosch IoT Suite

• Sovit3D

• CONTACT Elements for IoT

• Flutura Decision Science

• IoTIFY

• Oracle IoT Production Monitoring Cloud

• Predix

• ScaleOut Digital Twin Builder

• Seebo

• ThingWorx Operator Advisor

数字孪生未来

现有运营模式显然正在发生根本性的变化。资产密集型行业正在发生数字化重塑，它正在以颠覆性的方式改变运营模式，需要资产、设备、设施和流程的集成物理和数字视图。数字孪生是这种重新调整的重要组成部分。

数字孪生的未来几乎是无限的，因为越来越多的认知能力不断用于它们的使用。因此，数字孪生不断学习新的技能和能力，这意味着可以继续产生所需的洞察力，使产品更好，流程更高效。