數(shù)字孿生是什么
數(shù)字孿生，英文名叫Digital Twin（數(shù)字雙胞胎），也被稱為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像。
數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程，是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。
數(shù)字孿生體被創(chuàng)建在信息化平臺上，是虛擬的。數(shù)字孿生體最大的特點在于：它是對實體對象（本體）的動態(tài)仿真。也就是說，數(shù)字孿生體是會“動”的。它“動”的依據(jù)來自本體的物理設計模型,還有本體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)，以及本體運行的歷史數(shù)據(jù)。
如果需要做系統(tǒng)設計改動，或者想要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應，工程師們可以在孿生體上進行“實驗”。這樣一來，既避免了對本體的影響，也可以提高效率、節(jié)約成本。實現(xiàn)了現(xiàn)實物理系統(tǒng)向賽博空間數(shù)字化模型的反饋。
數(shù)字孿生有什么用
首先，它可以通過設計工具、仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等各種數(shù)字化的手段，將物理設備的各種屬性映射到虛擬空間中，形成可拆解、可復制、可轉(zhuǎn)移、可修改、可刪除、可重復操作的數(shù)字鏡像。
采用數(shù)字化模型的設計技術，就可以在虛擬的三維數(shù)字空間輕松地修改部件和產(chǎn)品的每一處尺寸和裝配關系，這使得幾何結構的驗證工作和裝配可行性的驗證工作大為簡單，大幅度減少了迭代過程中物理樣機的制造次數(shù)、時間，以及成本。
此外，數(shù)字孿生還可以通過采集有限的物理傳感器指標的直接數(shù)據(jù)，借助大樣本庫，通過機器學習推測出一些原本無法直接測量的指標。由此實現(xiàn)對當前狀態(tài)的評估、對過去發(fā)生問題的診斷，以及對未來趨勢的預測，并給予分析的結果，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。
如汽車設計方面，數(shù)字化雙胞胎將現(xiàn)實世界和虛擬世界無縫融合，通過產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎，制造商可以對產(chǎn)品進行數(shù)字化設計，仿真和驗證。包括機械及其他物理特性，并且一體化集成電子和電氣系統(tǒng)，管理嵌入式軟件。
新的技術提供了汽車設計的新方式，通過增材制造技術，實現(xiàn)更加革命性的在同一軟件中的車輛設計及生產(chǎn)。這些數(shù)字化手段決定了產(chǎn)品的技術規(guī)范，所有這些數(shù)據(jù)將用于構建生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎。制造商能夠規(guī)劃和驗證生產(chǎn)過程，創(chuàng)建工廠布局，選擇生產(chǎn)設備，并且仿真預測并優(yōu)化人員和制造過程的工作條件。
在自動生成可編程控制器的代碼后，通過虛擬調(diào)試技術即可在虛擬環(huán)境中驗證自動化系統(tǒng)，從而實現(xiàn)快速而高效的現(xiàn)場調(diào)試。隨后，虛擬變?yōu)楝F(xiàn)實。將可編程控制器代碼下載到車間的設備中，通過全集成自動化，可實現(xiàn)，高效可靠生產(chǎn)；通過制造運營管理系統(tǒng)可實現(xiàn)生產(chǎn)排程和生產(chǎn)執(zhí)行及質(zhì)量檢測；通過MindSphere可隨時隨地監(jiān)控所有機器設備，構建生產(chǎn)和產(chǎn)品以及性能的數(shù)字化雙胞胎。從而使分析和評估實際生產(chǎn)及真實產(chǎn)品的性能成為了可能。
分析結果可持續(xù)反饋至產(chǎn)品和生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎，從而實現(xiàn)了現(xiàn)實世界中生產(chǎn)和產(chǎn)品的不斷改進。只有通過采用西門子數(shù)字化企業(yè)套件這一獨特而全面的工業(yè)軟件與自動化產(chǎn)品組合，才能全面激發(fā)數(shù)字化企業(yè)潛能。
數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術和重要場景
數(shù)字孿生基于物理實體的基本狀態(tài)，以動態(tài)實時的方式將建立的模型、收集的數(shù)據(jù)做出高度寫實的分析，用于物理實體的監(jiān)測、預測和優(yōu)化。另外，數(shù)字孿生作為邊緣側技術，可以有效連接設備層和網(wǎng)絡層，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的知識萃取工具，不斷將工業(yè)系統(tǒng)中的碎片化知識傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中，不同成熟度的數(shù)字孿生體，將不同顆粒度的工業(yè)知識重新組裝，通過工業(yè)APP進行調(diào)用。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是數(shù)字孿生的孵化床，數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的重要場景。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺激活數(shù)字孿生生命
隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，數(shù)字孿生盡管尚未成為主流，卻成為每一個數(shù)字化企業(yè)都要關注的技術。數(shù)字孿生的核心是模型和數(shù)據(jù)，但虛擬模型創(chuàng)建和數(shù)據(jù)分析需要專業(yè)的知識，對于不具備相關知識的人員，構建和使用數(shù)字孿生任重道遠，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰恰可以解決上述問題，通過平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析外包、模型共享等業(yè)務。
