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數(shù)字孿生是產(chǎn)品、系統(tǒng)或流程的虛擬模型，用于反映其真實(shí)對(duì)應(yīng)物，以用于測(cè)試、監(jiān)控和維護(hù)等實(shí)際目的。為了提高效率，數(shù)字孿生被設(shè)計(jì)為持續(xù)原始產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，并定期使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。“數(shù)字孿生”一詞最早由美國(guó)宇航局的John Vickers于2010年提出，盡管其起源可以追溯到制造業(yè)的原型設(shè)計(jì)實(shí)踐。
跨行業(yè)的數(shù)字孿生
在過去的幾十年里，孿生技術(shù)徹底改變了產(chǎn)品的制造方式，并在許多領(lǐng)域變得普遍，包括制造業(yè)、醫(yī)療保健、建筑、公用事業(yè)、城市規(guī)劃、汽車等。以下只是數(shù)字孿生技術(shù)目前在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用的示例。
醫(yī)療保?。?/strong>服務(wù)提供商使用患者孿生與類似病例進(jìn)行比較進(jìn)行診斷，避免對(duì)實(shí)際患者進(jìn)行直接且有潛在風(fēng)險(xiǎn)的干預(yù)。
城市規(guī)劃：城市規(guī)劃者和政策制定者使用數(shù)字孿生進(jìn)行城市規(guī)劃、評(píng)估交通和行人趨勢(shì)、減少浪費(fèi)和排放、確定基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸以及管理資源。
汽車：數(shù)字孿生在設(shè)計(jì)階段用于缺陷分析，以減少召回，并讓客戶虛擬試駕車輛。
電子商務(wù)：企業(yè)使用數(shù)字孿生來了解客戶偏好和購買模式。
供應(yīng)鏈：人員使用數(shù)字孿生來評(píng)估包裝材料質(zhì)量，優(yōu)化倉儲(chǔ)操作并改善物流。
總而言之，數(shù)字孿生可以增強(qiáng)各個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)。構(gòu)建數(shù)字孿生時(shí)，首先使用與產(chǎn)品開發(fā)相同的軟件，然后使用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和類似技術(shù)維護(hù)和更新孿生。
接下來，利用最新的人工智能技術(shù)，應(yīng)用經(jīng)過驗(yàn)證的分析來處理和分析數(shù)字孿生數(shù)據(jù)。與“先構(gòu)建后微調(diào)”的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法不同，使用孿生，首先構(gòu)建孿生以查看其工作原理，識(shí)別任何問題并加以修復(fù)，然后將相同的“經(jīng)過驗(yàn)證”的流程應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品，從而增強(qiáng)它。
數(shù)字孿生的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)
顯然，數(shù)字孿生將會(huì)繼續(xù)存在。孿生的發(fā)展被視為物理實(shí)體和虛擬實(shí)體之間的無縫數(shù)據(jù)集成，已引起廣泛關(guān)注。Global Market Insight估計(jì)，數(shù)字孿生市場(chǎng)在2018年的價(jià)值為30億美元，到2025年將增長(zhǎng)到200億美元，到2027年將增長(zhǎng)到735億美元。
數(shù)字孿生的最大優(yōu)勢(shì)在于其虛擬特性，允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而不會(huì)危及實(shí)際產(chǎn)品。我們可以安全地進(jìn)行成功和失敗的試驗(yàn)。這種方法有助于在推出產(chǎn)品之前預(yù)測(cè)潛在問題，從而可能帶來最佳的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)、卓越的產(chǎn)品質(zhì)量、更大的創(chuàng)新、更快的生產(chǎn)周期和降低的開發(fā)成本。
數(shù)字孿生還能實(shí)現(xiàn)更好的預(yù)測(cè)性維護(hù)，從而延長(zhǎng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)間，避免不必要的停機(jī)。其可以增強(qiáng)客戶體驗(yàn)和個(gè)性化，通過增加價(jià)值而不是降低價(jià)格來培養(yǎng)客戶忠誠度。這些好處通常意味著生產(chǎn)效率提高、物流和倉儲(chǔ)效率提高、消費(fèi)者覆蓋面擴(kuò)大、銷售量增加、時(shí)間和成本大幅節(jié)省以及利潤(rùn)增加。
如今，一些杰出的成功案例包括勞斯萊斯和拜耳作物科學(xué)。勞斯萊斯將其發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)間隔延長(zhǎng)了50%，大大減少了備件庫存，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率，從而節(jié)省了約2200萬噸碳排放。拜耳作物科學(xué)現(xiàn)在可以將9個(gè)制造基地10個(gè)月的運(yùn)營(yíng)壓縮到兩分鐘，解決了多個(gè)復(fù)雜問題。
然而，與任何其他技術(shù)一樣，數(shù)字孿生也存在挑戰(zhàn)。最大的擔(dān)憂是無法充分或不正確地表示我們想要復(fù)制的對(duì)象或系統(tǒng)，因?yàn)橥ǔ]有明確的跡象表明孿生與其物理對(duì)應(yīng)物相比有多準(zhǔn)確。其他挑戰(zhàn)包括數(shù)據(jù)可用性和新近性、數(shù)據(jù)復(fù)雜性、數(shù)據(jù)清理和管理以及數(shù)據(jù)安全性。
嘗試和克服這一問題的一種方法是參考單一來源，通常稱為“事實(shí)來源”。此外，定期清理數(shù)據(jù)以刪除或修改不正確、不完整或不相關(guān)的數(shù)據(jù)條目。
同樣重要的是，我們需要部署經(jīng)過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)管理實(shí)踐，包括相關(guān)數(shù)據(jù)收集、不同類型和來源的數(shù)據(jù)的無縫集成、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)組織，以及安全、可擴(kuò)展且易于檢索的存儲(chǔ)。
總結(jié)
人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的最新進(jìn)展加速了數(shù)字孿生的發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不斷應(yīng)對(duì)潛在挑戰(zhàn)將變得非常重要。從戰(zhàn)略角度來看，不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用和領(lǐng)域可以幫助我們所有人創(chuàng)造一個(gè)更美好的世界。
