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什么是數(shù)字孿生技術(shù)？

數(shù)字孿生是實(shí)體對(duì)象的虛擬模型。它跨越對(duì)象的生命周期，并使用從對(duì)象上的傳感器發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來模擬行為并監(jiān)控操作。數(shù)字孿生可以復(fù)制許多現(xiàn)實(shí)世界中的物品，從工廠中的單臺(tái)設(shè)備到完整的裝置，例如風(fēng)力渦輪機(jī)，甚至整個(gè)城市。數(shù)字孿生技術(shù)使您能夠監(jiān)督資產(chǎn)的性能，識(shí)別潛在故障，并就維護(hù)和生命周期做出更明智的決策。

數(shù)字孿生有哪些好處？

數(shù)字孿生為用戶提供了許多好處。我們將在下面詳細(xì)介紹部分優(yōu)勢(shì)。

提高性能

通過數(shù)字孿生提供的實(shí)時(shí)信息和見解，您可以優(yōu)化設(shè)備、工廠或設(shè)施的性能。問題可以在出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行處理，從而確保系統(tǒng)在高峰期工作并縮短停機(jī)時(shí)間。

預(yù)測(cè)能力

數(shù)字孿生可以為您提供制造工廠、商業(yè)建筑物或設(shè)施的完整視覺和數(shù)字視圖，即使該設(shè)施由數(shù)千臺(tái)設(shè)備組成。智能傳感器監(jiān)控每個(gè)組件的輸出，在問題或故障發(fā)生時(shí)進(jìn)行標(biāo)記。您可以在出現(xiàn)問題的第一個(gè)跡象時(shí)采取行動(dòng)，而不必等到設(shè)備完全發(fā)生故障。

遠(yuǎn)程監(jiān)控

數(shù)字孿生的虛擬性質(zhì)意味著您可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制設(shè)施。遠(yuǎn)程監(jiān)控還意味著檢查具有潛在危險(xiǎn)的工業(yè)設(shè)備所需的人員更少。

加快生產(chǎn)時(shí)間

通過構(gòu)建數(shù)字副本，您可以加快產(chǎn)品和設(shè)施的生產(chǎn)時(shí)間。通過運(yùn)行場(chǎng)景，您可以看到您的產(chǎn)品或設(shè)施對(duì)故障的反應(yīng)，并在實(shí)際生產(chǎn)之前進(jìn)行必要的更改。

哪些行業(yè)使用數(shù)字孿生技術(shù)？

許多行業(yè)越來越多地使用數(shù)字孿生來構(gòu)建其真實(shí)世界系統(tǒng)的虛擬表示。包括以下行業(yè)：

建筑

建筑施工團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建數(shù)字孿生，以更好地規(guī)劃住宅、商業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，同時(shí)實(shí)時(shí)了解現(xiàn)有項(xiàng)目的進(jìn)展情況。建筑師還通過將建筑物的三維建模與數(shù)字孿生技術(shù)相結(jié)合，將數(shù)字孿生作為其項(xiàng)目規(guī)劃的一部分。商業(yè)樓宇管理人員使用數(shù)字孿生監(jiān)控房間和開放空間的實(shí)時(shí)和歷史溫度、入住率以及空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，來提高住戶的舒適度。

制造業(yè)

從設(shè)計(jì)和規(guī)劃到維護(hù)現(xiàn)有設(shè)施，在整個(gè)制造生命周期中使用數(shù)字孿生。借助數(shù)字孿生原型，您可以隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備并分析性能數(shù)據(jù)，以顯示特定部分或整個(gè)工廠的運(yùn)行情況。

能源

數(shù)字孿生廣泛應(yīng)用于能源領(lǐng)域，以支持戰(zhàn)略項(xiàng)目規(guī)劃，優(yōu)化現(xiàn)有資產(chǎn)（如海上設(shè)施、煉油設(shè)施、風(fēng)電場(chǎng)和太陽能項(xiàng)目）的性能和生命周期。

汽車

汽車行業(yè)使用數(shù)字孿生來創(chuàng)建車輛的數(shù)字模型。數(shù)字孿生可以讓您深入了解車輛的物理行為以及軟件、機(jī)械和電氣模型。這是預(yù)測(cè)性維護(hù)非常有價(jià)值的另一個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)閿?shù)字孿生可以在發(fā)現(xiàn)組件性能問題時(shí)向服務(wù)中心或用戶發(fā)出警報(bào)。

醫(yī)療保健

醫(yī)療保健行業(yè)曾在多個(gè)實(shí)例中使用數(shù)字孿生。這些實(shí)例包括構(gòu)建整個(gè)醫(yī)院、其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室和人體的虛擬孿生，對(duì)器官進(jìn)行建模，并運(yùn)行模擬以顯示患者對(duì)特定治療的反應(yīng)。

有哪些類型的數(shù)字孿生？

有幾種不同的數(shù)字孿生類型，它們通?？梢栽谕粋€(gè)系統(tǒng)中并行運(yùn)行。雖然有些數(shù)字孿生只復(fù)制對(duì)象的單個(gè)部分，但它們對(duì)于提供虛擬表示至關(guān)重要。以下是最常見的數(shù)字孿生類型。

組件孿生

組件孿生或零件孿生是整個(gè)系統(tǒng)中單個(gè)部分的數(shù)字表示。這些是資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的重要組成部分，例如風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的電機(jī)。

資產(chǎn)孿生

在數(shù)字孿生術(shù)語中，資產(chǎn)是兩個(gè)或兩個(gè)以上的組件，它們作為更全面的系統(tǒng)的一部分協(xié)同工作。資產(chǎn)孿生以虛擬方式表示組件如何交互并生成性能數(shù)據(jù)，您可以分析這些數(shù)據(jù)以做出明智的決策。

系統(tǒng)孿生

資產(chǎn)孿生的更高級(jí)別抽象是系統(tǒng)孿生或單元孿生。系統(tǒng)孿生展示了不同資產(chǎn)作為更廣泛系統(tǒng)的一部分如何協(xié)同工作。系統(tǒng)孿生技術(shù)提供的可視性使您能夠就性能增強(qiáng)或效率做出決策。

流程孿生

流程孿生向您展示整個(gè)對(duì)象的數(shù)字環(huán)境，并深入了解其各個(gè)組件、資產(chǎn)和單元如何協(xié)同工作。例如，數(shù)字化流程孿生可以以數(shù)字方式重現(xiàn)整個(gè)制造工廠的運(yùn)行情況，將其中所有組件匯集在一起。

數(shù)字孿生的工作原理

數(shù)字孿生模型的工作原理是以數(shù)字方式復(fù)制虛擬環(huán)境中的物理資產(chǎn)，包括其功能、特性和行為。資產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)字表示是使用從產(chǎn)品收集數(shù)據(jù)的智能傳感器創(chuàng)建的。從初始產(chǎn)品測(cè)試到實(shí)際運(yùn)行和停用，您可以在資產(chǎn)的整個(gè)生命周期中使用這種表示方式。

數(shù)字孿生使用多種技術(shù)來提供資產(chǎn)的數(shù)字模型。包括以下技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是指互聯(lián)設(shè)備的集合網(wǎng)絡(luò)，以及促進(jìn)設(shè)備與云之間以及設(shè)備自身之間通信的技術(shù)。由于價(jià)格低廉的計(jì)算機(jī)芯片和高帶寬電信的出現(xiàn)，我們現(xiàn)在已有數(shù)十億臺(tái)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)。數(shù)字孿生依靠物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)將信息從真實(shí)世界的物體傳輸?shù)綌?shù)字世界的物體。將數(shù)據(jù)輸入到軟件平臺(tái)或控制面板中，您可以在其中實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)更新。

人工智能

人工智能（AI）是致力于解決通常與人工智能相關(guān)聯(lián)的認(rèn)知性問題的計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，這些問題包括學(xué)習(xí)、問題解決和模式識(shí)別等。機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）是一種開發(fā)統(tǒng)計(jì)模型和算法的人工智能技術(shù)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在沒有明確指令的情況下，依靠既有模式和推理來執(zhí)行任務(wù)。數(shù)字孿生技術(shù)使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來處理大量傳感器數(shù)據(jù)并識(shí)別數(shù)據(jù)模式。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）提供有關(guān)性能優(yōu)化、維護(hù)、排放輸出和效率的數(shù)據(jù)見解。

數(shù)字孿生與模擬的對(duì)比

數(shù)字孿生和模擬都是基于虛擬模型的模擬，但存在一些關(guān)鍵差異。模擬通常用于設(shè)計(jì)，在某些情況下還用于離線優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員將更改輸入到模擬中，以觀察假設(shè)情景。另一方面，數(shù)字孿生是復(fù)雜的虛擬環(huán)境，您可以與之交互并實(shí)時(shí)更新。它們的規(guī)模更大，應(yīng)用更廣泛。

例如，以汽車模擬為例。新駕駛員可以獲得身臨其境的訓(xùn)練體驗(yàn)，學(xué)習(xí)各種汽車零件的操作，并在虛擬駕駛時(shí)面對(duì)不同的真實(shí)場(chǎng)景。但是，這些場(chǎng)景與實(shí)際的實(shí)體汽車沒有關(guān)聯(lián)。汽車的數(shù)字孿生與實(shí)體車輛相關(guān)聯(lián)，并了解實(shí)際汽車的所有信息，例如重要的性能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、過去更換的零件、傳感器觀察到的潛在問題、以前的維修記錄等。