人們使用技術(shù)和工具對物理世界進(jìn)行建模已經(jīng)有很長時間了，如繪圖、圖表和CAD模型等技術(shù)和工具。還有許多方法可以對現(xiàn)實(shí)世界的系統(tǒng)進(jìn)行建模和預(yù)測，如金融交易模擬器、天氣預(yù)報器和交通模式模型等等。
當(dāng)你將兩種功能——表示物理世界系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和基于從物理環(huán)境中提取的輸入來模擬輸出條件的模型——結(jié)合在一起時，你將獲得一個數(shù)字孿生。數(shù)字孿生可以讓你針對各種現(xiàn)實(shí)情況驗(yàn)證系統(tǒng)。
工程師在制造、建筑、能源、交通、醫(yī)藥、科學(xué)和其他行業(yè)使用數(shù)字孿生來開發(fā)產(chǎn)品和驗(yàn)證現(xiàn)實(shí)世界的系統(tǒng)。這聽起來像是科幻小說，但隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)建模、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)傳感器、數(shù)據(jù)流平臺、模擬技術(shù)和云基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)步，數(shù)字孿生變得越來越普遍。
為了區(qū)分事實(shí)和虛構(gòu)，幾位專家和我們分享了關(guān)于數(shù)字孿生的見解以及當(dāng)今業(yè)務(wù)和工程團(tuán)隊(duì)如何使用它們。
什么是數(shù)字孿生？
Ansys首席技術(shù)官Prith Banerjee將數(shù)字孿生定義為“在使用中的物理實(shí)體（如資產(chǎn)、工廠或流程）的連接虛擬復(fù)制品。安裝在實(shí)體上的傳感器收集數(shù)據(jù)，并將其傳遞給模擬模型（數(shù)字孿生），以反映該產(chǎn)品的真實(shí)體驗(yàn)。”
除了復(fù)制品之外，數(shù)字孿生還接收與物理世界系統(tǒng)相同的實(shí)時數(shù)據(jù)流。Swim的CTO Simon Crosby在他的定義中強(qiáng)調(diào)數(shù)字孿生的這一方面。他說：“數(shù)字孿生是一個實(shí)時代理，它不斷分析那些從現(xiàn)實(shí)世界‘事物’中接收到的流媒體事件，并將結(jié)果實(shí)時傳遞給其他代理、應(yīng)用程序和用戶界面。這些數(shù)字孿生總是能準(zhǔn)確地反映現(xiàn)實(shí)世界的當(dāng)前狀態(tài)。”
數(shù)字孿生解決了哪些類型的問題？
Crosby分享了兩種使用數(shù)字孿生的方法：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和整個系統(tǒng)的實(shí)時視圖。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序有幾個實(shí)際用例。他說：“數(shù)字孿生被設(shè)想為設(shè)計時的數(shù)字疊加層，用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用：例如，一名工程師修理一架噴氣發(fā)動機(jī)。”
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以幫助培訓(xùn)工程師，或幫助人們在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)施程序之前進(jìn)行模擬。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和數(shù)字孿生在制造、醫(yī)學(xué)、能源以及在昂貴的設(shè)備上執(zhí)行復(fù)雜的培訓(xùn)和程序時，或者在涉及到人身安全時都有所應(yīng)用。
Crosby分享了一種更廣泛的方式來思考數(shù)字孿生。他補(bǔ)充說：“應(yīng)用程序可以將數(shù)字孿生連接在一起，構(gòu)建強(qiáng)大的模型，提供實(shí)時的全系統(tǒng)范圍的視野，例如城市當(dāng)前和預(yù)測中的交通狀況。”
換言之，智慧城市的數(shù)字孿生是由建筑、交通、政府服務(wù)和其他系統(tǒng)的數(shù)字孿生連接而成的聚合體。
Banerjee補(bǔ)充說，工程師使用數(shù)字孿生來模擬未來的行為和場景。他說：“數(shù)字孿生可以追蹤資產(chǎn)過去的狀態(tài)，提供對現(xiàn)在更深入的洞察，最重要的是，它們有助于預(yù)測和影響未來的行為。”
工程團(tuán)隊(duì)還使用數(shù)字孿生來評估設(shè)計平衡和更快地交付生產(chǎn)系統(tǒng)。Project and Team的戰(zhàn)略顧問委員會成員兼網(wǎng)絡(luò)物理咨詢實(shí)踐主管Robin Yeman表示：“為網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)字孿生，可以讓公司在實(shí)施前驗(yàn)證數(shù)字環(huán)境中的多種設(shè)計平衡，從而減少返工，并使他們能更快地交付。”
