數(shù)字孿生的概念已經(jīng)存在了相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，然而隨著其主要推動(dòng)因素——數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)——逐漸成熟，數(shù)字孿生應(yīng)用最終開始在制造業(yè)之外使用。隨著企業(yè)越來越多地利用虛擬副本的力量，這一趨勢(shì)是顯而易見的，唯一還不清楚的是數(shù)字孿生在實(shí)踐中是如何運(yùn)作的。
物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生
數(shù)字孿生是物理對(duì)象的精確復(fù)制品， Gartner將其定義為“現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體或系統(tǒng)的數(shù)字表示”。
通過不斷整合最新信息，數(shù)字孿生技術(shù)可以帶來最大的價(jià)值。與虛擬原型類似，它在數(shù)字世界和物理世界之間建立聯(lián)系，但這種聯(lián)系會(huì)不斷更新，以反映當(dāng)前的存在狀況。
通過實(shí)時(shí)從智能資產(chǎn)中捕獲數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為見解，數(shù)字孿生有助于防止故障并找到解決方案，從而有助于制定有效的業(yè)務(wù)策略。在業(yè)務(wù)環(huán)境中，這意味著減少停機(jī)時(shí)間、降低生產(chǎn)和維護(hù)成本、增強(qiáng)客戶服務(wù)并縮短上市時(shí)間。
通過連續(xù)數(shù)據(jù)饋送的平穩(wěn)集成，數(shù)字孿生可以為企業(yè)提供其產(chǎn)品和流程的最新視圖，從而使企業(yè)能夠主動(dòng)、有預(yù)見性且具有成本效益。為了實(shí)現(xiàn)這些好處，虛擬仿真需要數(shù)據(jù)，而智能物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)傳送給它們。
物聯(lián)網(wǎng)使組織可以訪問有關(guān)物理世界的信息，而數(shù)字孿生可以利用這些信息，并對(duì)其進(jìn)行分析、優(yōu)化和測(cè)試。數(shù)字線程將這兩種技術(shù)結(jié)合在一起——連續(xù)、無縫的數(shù)據(jù)流使資產(chǎn)的整個(gè)生命周期具有可追溯性。
Orbis Research稱，到2022年，預(yù)計(jì)75%的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將包含某種形式的數(shù)字孿生。
數(shù)字孿生技術(shù)降低了物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，因?yàn)樗鼈兗闪擞芍悄軅鞲衅鳎ㄈ缰悄苷彰?、攝像頭、恒溫器、電表）收集的大量數(shù)據(jù)集，并將它們映射到更易于分析、測(cè)量和理解的虛擬副本中。該技術(shù)的采用速度正在加快，目前的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。根據(jù)Gartner的報(bào)告顯示，到2022年，超過2/3已實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)將在生產(chǎn)流程中至少部署一項(xiàng)數(shù)字孿生，或計(jì)劃在一年內(nèi)部署數(shù)字孿生，預(yù)計(jì)效率將提高10%。Markets and Markets預(yù)測(cè)，到2025年，數(shù)字孿生市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到358億美元，自2019年以來復(fù)合年增長(zhǎng)率為37.8%。
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生用例
直至最近，諸如制造和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等以工程為導(dǎo)向的重資產(chǎn)行業(yè)一直是數(shù)字孿生技術(shù)的主要受益者。然而，隨著諸如物聯(lián)網(wǎng)、AI和云計(jì)算等支持技術(shù)的可用性不斷提高，數(shù)字孿生的新應(yīng)用正在其他垂直行業(yè)中出現(xiàn)。
▲汽車
盡管汽車公司仍在努力使自動(dòng)駕駛技術(shù)在商業(yè)上可行，但它們中的大多數(shù)已經(jīng)采用了物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生技術(shù)，以從裝有傳感器的汽車中獲取行為和操作數(shù)據(jù)。汽車工程師可以創(chuàng)建車輛的數(shù)字模型，以識(shí)別出設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并在實(shí)際生產(chǎn)之前對(duì)汽車的安全性、效率和創(chuàng)新進(jìn)行改進(jìn)。
引領(lǐng)這一創(chuàng)新的是特斯拉，該公司創(chuàng)建了每種車型的數(shù)字孿生，但其他制造商也在緊跟其后。例如，日產(chǎn)正在利用實(shí)時(shí)虛擬副本查明電池漏液的原因、減少地盤體積、優(yōu)化車輛空間存儲(chǔ)等。同樣，梅賽德斯的工廠使用數(shù)字模型來模擬整個(gè)生產(chǎn)流程，以提高效率和靈活性，從而能夠更快地響應(yīng)客戶需求。
數(shù)字孿生在汽車領(lǐng)域的另一個(gè)有趣應(yīng)用是賽車運(yùn)動(dòng)，虛擬模擬器完美地模擬了賽道體驗(yàn)，從而為工程師提供有關(guān)車輛設(shè)計(jì)和空氣動(dòng)力學(xué)的深入見解。這些見解可以提高駕駛員的安全性，并為觀眾帶來激動(dòng)人心的體育盛宴。
▲制造業(yè)
制造業(yè)是數(shù)字孿生技術(shù)最先進(jìn)的應(yīng)用領(lǐng)域。從繪圖板到最終裝配，該技術(shù)可提供對(duì)產(chǎn)品和流程的實(shí)時(shí)360度可見性。它使制造商能夠構(gòu)建和測(cè)試新的先進(jìn)概念，而無需關(guān)閉生產(chǎn)線和影響交貨時(shí)間。
數(shù)字孿生為分析真實(shí)世界的產(chǎn)品應(yīng)用提供了無限可能性，而不會(huì)產(chǎn)生與傳統(tǒng)研發(fā)運(yùn)營(yíng)相關(guān)的巨大成本。對(duì)生產(chǎn)流程的強(qiáng)大仿真保證了所獲得的輸出將與最初的預(yù)測(cè)一致。
數(shù)字孿生應(yīng)用給重工業(yè)帶來好處的一個(gè)典型例子是航空航天工程。以波音公司為例。
該公司的工程師正在對(duì)各種飛機(jī)部件進(jìn)行數(shù)字仿真，以評(píng)估它們的耐用性、壽命和可靠性。這有助于公司確保乘客和機(jī)組人員的最高安全標(biāo)準(zhǔn)。由于采用了數(shù)字孿生技術(shù)，波音公司可以預(yù)測(cè)特定零件的性能，并預(yù)測(cè)（并避免）發(fā)動(dòng)機(jī)故障的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
▲智慧城市
數(shù)字孿生也正在推動(dòng)智慧城市的強(qiáng)勁轉(zhuǎn)型。城市規(guī)劃者和政府部門安裝儀表和傳感器以監(jiān)測(cè)和跟蹤交通水平，從而幫助他們更好地了解占用率、環(huán)境條件、能源消耗、公共安全以及城市生態(tài)系統(tǒng)的其他方面。（來自物聯(lián)之家）通過虛擬模擬，他們可以生成城市的并行版本，以測(cè)試更可持續(xù)、對(duì)公民更友好和更有利可圖的城市政策和愿景。
新加坡是第一個(gè)利用大量數(shù)據(jù)來改善其居民生活質(zhì)量的城市。該城市將模擬環(huán)境納入其發(fā)展戰(zhàn)略，以支持更健康、更強(qiáng)大和更安全的社區(qū)。其他追隨者城市包括蘇黎世、哥本哈根、雅加達(dá)、墨爾本和開普敦等。越來越多的城市也開始嘗試虛擬副本技術(shù)來解決城市化挑戰(zhàn)。據(jù)估計(jì)，到2025年，全球智慧城市的數(shù)量將達(dá)到500個(gè)。
▲物流
數(shù)字孿生可以模擬即將發(fā)生的事件，并為未來提出可能的方案，從而使物流領(lǐng)域的應(yīng)用多樣化。
物流公司已經(jīng)在利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器來跟蹤貨物?，F(xiàn)在，他們可能會(huì)進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生，創(chuàng)建虛擬仿真來提高容量利用率，并設(shè)計(jì)出更有效和可持續(xù)的包裝解決方案。在配送中心和倉(cāng)庫(kù)，從機(jī)械中獲取的信息可以作為預(yù)測(cè)模型的輸入，而這些預(yù)測(cè)模型可以預(yù)測(cè)并防止故障和停機(jī)。
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生還可以幫助進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃、配置、管理和持續(xù)優(yōu)化。DHL是廣泛使用此應(yīng)用的公司之一，該公司利用實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)不斷評(píng)估變化對(duì)設(shè)施布局、設(shè)備、員工生產(chǎn)力和流程的潛在影響。
▲零售
零售業(yè)擁有豐富的消費(fèi)者數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以從PoS系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備、店內(nèi)信標(biāo)和其他來源中提取。通過數(shù)字孿生，可以輕松地將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為商店的全面虛擬表示。
在店內(nèi)，數(shù)字復(fù)制品使零售商能夠監(jiān)測(cè)和測(cè)試商品的最佳放置，并根據(jù)顧客的興趣模式管理商品的分銷。此外，使用數(shù)字孿生，零售公司還可以了解從設(shè)計(jì)到銷售的整個(gè)產(chǎn)品生命周期。這些見解使零售商能夠防止缺貨并減少浪費(fèi)。最后，電子商務(wù)和零售組織采用數(shù)字孿生來構(gòu)建復(fù)雜的消費(fèi)者行為模式，幫助他們創(chuàng)造以客戶為中心的個(gè)性化體驗(yàn)。此外，從各種接觸點(diǎn)收集的詳細(xì)消費(fèi)者數(shù)據(jù)，包括購(gòu)買歷史、網(wǎng)站訪問和社交媒體參與度等，可以在以后用于提高廣告和營(yíng)銷活動(dòng)的效果。
▲醫(yī)療保健
技術(shù)在醫(yī)療中起著變革性作用，可以改善治療效果并提高患者的舒適度。數(shù)字孿生現(xiàn)在已成為其中的一部分。隨著互聯(lián)醫(yī)療趨勢(shì)的快速發(fā)展，虛擬副本可用于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型決策，以支持極其復(fù)雜的醫(yī)療環(huán)境，并提高安全性、可及性和治療效率。
以下是一些在醫(yī)療保健領(lǐng)域中流行的數(shù)字孿生示例。分析顧問可以使用數(shù)字孿生來模擬新醫(yī)院或改造現(xiàn)有設(shè)施，以發(fā)現(xiàn)最佳的病床布置、人員配置和平面布置。虛擬副本可以將從可穿戴設(shè)備、患者門戶和移動(dòng)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，創(chuàng)建患者健康的終身記錄。（來源物聯(lián)之家網(wǎng)）這樣的副本將促進(jìn)結(jié)果預(yù)測(cè)、慢性病管理和高度個(gè)性化的治療。醫(yī)療器械制造商也可以從數(shù)字孿生中受益，利用虛擬副本來創(chuàng)建先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的矯正器械，同時(shí)繞開昂貴的物理原型開發(fā)。
▲公用事業(yè)
數(shù)字孿生技術(shù)在數(shù)據(jù)豐富的公用事業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，它們提供了物理網(wǎng)格和流程的統(tǒng)一視圖。它們用一個(gè)單一的空間化平臺(tái)取代或增強(qiáng)了傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)和人工操作。隨著模型仿真不斷學(xué)習(xí)和自我更新，它們有助于消除數(shù)據(jù)不一致之處，并為預(yù)測(cè)性公用事業(yè)管理建立可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
動(dòng)態(tài)模型的透明度有助于公用事業(yè)提供商改善資產(chǎn)管理、檢測(cè)異常并防止故障。通過這些增強(qiáng)，電力、天然氣、水和其他公用事業(yè)公司還可以減輕服務(wù)中斷或故障對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)造成的影響。
悉尼水務(wù)公司（Sydney Water）應(yīng)用了一個(gè)有趣的數(shù)字孿生。為了實(shí)現(xiàn)綜合供水服務(wù)的愿景，這家澳大利亞水務(wù)公司利用數(shù)字仿真來提高水力模型的準(zhǔn)確性，以便進(jìn)行更有效的供水規(guī)劃和主動(dòng)識(shí)別問題。
總結(jié)
隨著企業(yè)試圖擺脫商品化陷阱，數(shù)字孿生為他們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，用新的、超個(gè)性化的產(chǎn)品和服務(wù)來建立市場(chǎng)差異化優(yōu)勢(shì)。實(shí)時(shí)仿真和預(yù)測(cè)使各行各業(yè)的組織能夠使用主動(dòng)的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來預(yù)防故障、提高產(chǎn)品質(zhì)量、簡(jiǎn)化流程并為市場(chǎng)帶來領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的價(jià)值。
編譯：iothome
