“數(shù)字孿生”一詞不過是一種概念化，即利用傳感器等智能設(shè)備的數(shù)據(jù)，保持物理對(duì)象、操作的數(shù)字匹配。連接數(shù)字孿生體及其物理匹配部分的通道稱為數(shù)字線程。隨著人工智能和數(shù)據(jù)的適當(dāng)結(jié)合，數(shù)字模型可能會(huì)定期進(jìn)行修改和升級(jí)。此外，它還提供了實(shí)際和并發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)。將物理對(duì)象與計(jì)算機(jī)生成的對(duì)應(yīng)項(xiàng)相結(jié)合是至關(guān)重要的。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的不斷增強(qiáng)，數(shù)字孿生技術(shù)的重要性日益凸顯。
數(shù)字化對(duì)口單位與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，其解決問題和提供更高運(yùn)行性能的能力，使這一數(shù)字匹配部分成為每個(gè)組織的必備技術(shù)。
通過向公司提供產(chǎn)品的完整數(shù)字復(fù)制品，數(shù)字孿生技術(shù)允許行業(yè)提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的任何物理問題，以便他們能夠在潛在問題發(fā)生之前采取適當(dāng)?shù)拇胧┫@些潛在問題。
但是，制作設(shè)備的數(shù)字復(fù)制品是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳方法是為制造單元中的一個(gè)部門創(chuàng)建數(shù)字對(duì)口，將其付諸行動(dòng)，然后繼續(xù)為制造單元的其他區(qū)域開發(fā)數(shù)字匹配部件。
此外，數(shù)字孿生與CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）是不同的。數(shù)字對(duì)等體的真正潛力在于，它可以快速提供工業(yè)中物理域和數(shù)字域之間的實(shí)際廣泛連接。
數(shù)字孿生技術(shù)正在改變制造業(yè)的面貌，從而降低成本，控制資產(chǎn)，減少設(shè)備故障造成的停機(jī)時(shí)間。工業(yè)實(shí)物的數(shù)字匹配部分在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中起著至關(guān)重要的作用。這項(xiàng)技術(shù)也為世界各地的企業(yè)增加了新的可能性。數(shù)字復(fù)制技術(shù)利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，利用數(shù)據(jù)和圖形建模來完美地創(chuàng)建任何設(shè)備的虛擬模型。
數(shù)字孿生技術(shù)的功能
在這種現(xiàn)代技術(shù)中，傳感器與工廠中的物理對(duì)象一起收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)生成的副本中，它們之間的通信最終提高了物理對(duì)象的性能。蛋糕上的關(guān)鍵在于，虛擬的對(duì)應(yīng)物可以在設(shè)備在制造單元中實(shí)際構(gòu)建之前創(chuàng)建出來。
為了使一個(gè)特定的物理產(chǎn)品具有精確的虛擬部分，工程師必須收集和混合來自許多來源的數(shù)據(jù)，例如制造統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、有關(guān)其工作的信息，以及分析軟件。除此之外，還有一個(gè)人工智能程序的要求，這些人工智能程序包含在計(jì)算機(jī)生成的特定設(shè)備的復(fù)制品中。
制造單元中的數(shù)字復(fù)制在各個(gè)層次上使用，如下所述：
#1組件級(jí)別：
這一級(jí)別的數(shù)字孿生突出了整個(gè)制造過程中關(guān)鍵的單個(gè)組件。唯一最需要的部件和制造過程高度依賴于該特定部件。
#2資產(chǎn)級(jí)別：
資產(chǎn)級(jí)別的數(shù)字副本開發(fā)用于生產(chǎn)階段的設(shè)備特定部分的數(shù)字副本。
#3系統(tǒng)級(jí)：
每當(dāng)制造商需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行即興創(chuàng)作時(shí)，系統(tǒng)級(jí)數(shù)字復(fù)制就被實(shí)現(xiàn)了。
#4工藝水平：
過程級(jí)關(guān)注產(chǎn)品的整個(gè)生命周期。從產(chǎn)品/工藝設(shè)計(jì)和開發(fā)到制造或生產(chǎn)，再到分銷，以及最終用戶使用產(chǎn)品的方式。從而有助于當(dāng)前和未來產(chǎn)品的開發(fā)。
數(shù)字孿生概念設(shè)計(jì)方案：
#1施工：
這一階段包括為一個(gè)物理對(duì)象配備各種各樣的傳感器，這些傳感器可以測(cè)量物體及其周圍環(huán)境的洞察力。測(cè)量分為兩類：
操作測(cè)量，與設(shè)備的物理性能有關(guān)，如顏色均勻性、扭矩、位移和抗拉強(qiáng)度。
影響物理設(shè)備運(yùn)行的外部數(shù)據(jù)，如大氣壓、環(huán)境溫度和濕度水平。
這些測(cè)量可以在編碼器的幫助下轉(zhuǎn)換成安全的數(shù)字信息。這些數(shù)字信息隨后被傳輸?shù)皆O(shè)備的數(shù)字復(fù)制品上。
#2溝通：
這個(gè)特定的階段實(shí)現(xiàn)了物理進(jìn)程和數(shù)字平臺(tái)之間的實(shí)時(shí)無縫雙向連接。網(wǎng)絡(luò)連接性是支持物理設(shè)備虛擬對(duì)應(yīng)物的一個(gè)重要因素。它還涉及三個(gè)要素：
邊緣處理：
該接口將傳感器與過程歷史學(xué)家連接起來，然后處理來自傳感器的數(shù)據(jù)并將其傳遞給平臺(tái)。這轉(zhuǎn)換了專有協(xié)議，使數(shù)據(jù)格式易于理解，并減少了網(wǎng)絡(luò)通信。邊緣處理通過在端點(diǎn)處處理攝取的數(shù)據(jù)，使網(wǎng)絡(luò)通信更快。
通訊接口：
通信接口有助于將處理后的數(shù)據(jù)（信息）從傳感器功能傳輸?shù)郊晒δ?。根?jù)數(shù)字孿生結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生洞察力的傳感器可以放置在任何地方：采礦作業(yè)、家庭、停車場(chǎng)，幾乎任何位置。
邊緣安全：
新傳感器和通信的引入帶來了新的安全威脅，這些威脅正在迅速演變。隨著IP資產(chǎn)的增長(zhǎng)，需要新的解決方案來安全地實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生。使用防火墻、加密、應(yīng)用程序密鑰和設(shè)備證書是最常見的安全方法。
#3聚合：
數(shù)據(jù)聚合可以支持將數(shù)據(jù)攝取到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)/存儲(chǔ)庫(kù)中，這樣可以方便地處理和準(zhǔn)備進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)聚合和處理可以在云端或本地完成。
#4分析：
另一個(gè)開始行動(dòng)的階段是分析數(shù)據(jù)。在這一階段，將對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行徹底的檢查和設(shè)想。大多數(shù)數(shù)據(jù)分析師和科學(xué)家使用先進(jìn)的分析平臺(tái)從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生見解，從而實(shí)現(xiàn)智能決策。
#5洞察階段：
分析產(chǎn)生的見解顯示在儀表板上，并帶有可視化表示，突出顯示物理世界模擬模型和數(shù)字孿生模型在一個(gè)或多個(gè)維度上的任何細(xì)微差異。它指出了可能需要調(diào)查的領(lǐng)域。
#6行為：
在這里，您可以利用上一步生成的可操作見解，并將其反饋給實(shí)物資產(chǎn)。洞察通過解碼命令的解碼器輸入執(zhí)行器，執(zhí)行器負(fù)責(zé)設(shè)備的控制和移動(dòng)。這些見解也可以在控制供應(yīng)鏈的后端系統(tǒng)中得到更新。
如何用數(shù)字孿生技術(shù)奠定基石？
#1發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)：
一開始，至關(guān)重要的是要設(shè)想并縮小一個(gè)制造單位的領(lǐng)域，使之能夠從數(shù)字孿生技術(shù)中獲益。每個(gè)制造單元的需求和正確的場(chǎng)景可能不同，但可能具有以下特征：
你選擇的物理設(shè)備必須是你的制造過程中的一個(gè)關(guān)鍵因素，以投入資金創(chuàng)建虛擬的對(duì)應(yīng)物。
產(chǎn)品-流程相關(guān)的問題可以得到解決，這可能會(huì)為企業(yè)或客戶釋放價(jià)值。
一旦你縮小了機(jī)會(huì)的范圍，那么就必須對(duì)機(jī)會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)估，以確認(rèn)可以提供數(shù)字孿生優(yōu)勢(shì)的流程因素。
#2檢測(cè)過程：
下一步是識(shí)別導(dǎo)頻數(shù)字孿生結(jié)構(gòu)，它具有最高的可能值和較高的成功率。您可以考慮組織變革管理因素和操作，以確定試點(diǎn)的最佳候選人。企業(yè)往往選擇錯(cuò)誤的方法，深入構(gòu)建一個(gè)由高度復(fù)雜的設(shè)備或流程組成的數(shù)字孿生體，并可能面臨挑戰(zhàn)。相反，他們應(yīng)該專注于更廣泛而不是深入：在整個(gè)組織中廣泛部署數(shù)字孿生兄弟，以推動(dòng)最大價(jià)值和支持。
#3.首先，縮小范圍：
為了限制范圍，試點(diǎn)可以是任何業(yè)務(wù)部門或產(chǎn)品的子集。有限的范圍至少應(yīng)該顯示出對(duì)企業(yè)的價(jià)值。在開發(fā)試點(diǎn)的過程中，實(shí)現(xiàn)者應(yīng)該具有適應(yīng)性，并且應(yīng)該具有開放的心態(tài)。一個(gè)不可知論的生態(tài)系統(tǒng)將允許適應(yīng)性和數(shù)據(jù)集成，并利用新的合作伙伴或技術(shù)。
雖然您希望對(duì)數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化）和任何數(shù)據(jù)源（新的傳感器或外部數(shù)據(jù)源）不可知，但您需要一個(gè)可擴(kuò)展到足以支持?jǐn)U展的端到端解決方案。
#4擴(kuò)大試點(diǎn)：
一旦試點(diǎn)成功，就可以進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)?！，F(xiàn)在，您需要確定哪些機(jī)會(huì)可以擴(kuò)展試點(diǎn)并獲得其好處。您可能需要從定位相鄰的進(jìn)程開始，或是與試點(diǎn)具有互連關(guān)系的相似進(jìn)程。從試點(diǎn)開發(fā)中所犯的錯(cuò)誤中吸取教訓(xùn)，迅速擴(kuò)大規(guī)模。
#5評(píng)估：
在這些解決方案實(shí)施后對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)量，可以讓您衡量數(shù)字孿生兄弟所帶來的價(jià)值。您可以迭代地對(duì)未來的數(shù)字孿生過程進(jìn)行更改，并觀察結(jié)果以確定數(shù)字孿生模型的最佳配置。
總結(jié)：
綜上所述，數(shù)字孿生技術(shù)這一前沿技術(shù)趨勢(shì)將對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署起到至關(guān)重要的作用。這項(xiàng)新技術(shù)還將有助于提高行業(yè)收入，減少因設(shè)備和工藝問題而產(chǎn)生的不必要的日常開支。數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展也有助于在很大程度上減少維修費(fèi)用。此外，它還提高了組織中生產(chǎn)線的一致性。最終，這一技術(shù)趨勢(shì)也改善了客戶服務(wù)，這是行業(yè)的最終目標(biāo)。
