一文看懂什么是数字孪生

2022-07-05
人们使用技术和工具对物理世界进行建模已经有很长时间了，如绘图、图表和 CAD 模型等技术和工具。还有许多方法可以对现实世界的系统进行建模和预测，如金融交易模拟器、天气预报器和交通模式模型等等。

当你将两种功能——表示物理世界系统的数据和基于从物理环境中提取的输入来模拟输出条件的模型——结合在一起时，你将获得一个数字孪生。数字孪生可以让你针对各种现实情况验证系统。

工程师在制造、建筑、能源、交通、医药、科学和其他行业使用数字孪生来开发产品和验证现实世界的系统。这听起来像是科幻小说，但随着机器学习、系统建模、物联网 (IoT) 传感器、数据流平台、模拟技术和云基础设施的进步，数字孪生变得越来越普遍。

为了区分事实和虚构，几位专家和我们分享了关于数字孪生的见解以及当今业务和工程团队如何使用它们。


什么是数字孪生？



Ansys 首席技术官 Prith Banerjee 将数字孪生定义为“在使用中的物理实体（如资产、工厂或流程）的连接虚拟复制品。安装在实体上的传感器收集数据，并将其传递给模拟模型（数字孪生），以反映该产品的真实体验。”

除了复制品之外，数字孪生还接收与物理世界系统相同的实时数据流。Swim 的CTO Simon Crosby 在他的定义中强调数字孪生的这一方面。他说：“数字孪生是一个实时代理，它不断分析那些从现实世界‘事物’中接收到的流媒体事件，并将结果实时传递给其他代理、应用程序和用户界面。这些数字孪生总是能准确地反映现实世界的当前状态。”


数字孪生解决了哪些类型的问题？



Crosby 分享了两种使用数字孪生的方法：增强现实和整个系统的实时视图。增强现实应用程序有几个实际用例。他说：“数字孪生被设想为设计时的数字叠加层，用于增强现实应用：例如，一名工程师修理一架喷气发动机。”

增强现实可以帮助培训工程师，或帮助人们在现实世界中实施程序之前进行模拟。增强现实和数字孪生在制造、医学、能源以及在昂贵的设备上执行复杂的培训和程序时，或者在涉及到人身安全时都有所应用。

Crosby 分享了一种更广泛的方式来思考数字孪生。他补充说：“应用程序可以将数字孪生连接在一起，构建强大的模型，提供实时的全系统范围的视野，例如城市当前和预测中的交通状况。”

换言之，智慧城市的数字孪生是由建筑、交通、政府服务和其他系统的数字孪生连接而成的聚合体。

Banerjee 补充说，工程师使用数字孪生来模拟未来的行为和场景。他说：“数字孪生可以追踪资产过去的状态，提供对现在更深入的洞察，最重要的是，它们有助于预测和影响未来的行为。”

工程团队还使用数字孪生来评估设计平衡和更快地交付生产系统。Project and Team 的战略顾问委员会成员兼网络物理咨询实践主管 Robin Yeman 表示：“为网络物理系统构建数字孪生，可以让公司在实施前验证数字环境中的多种设计平衡，从而减少返工，并使他们能更快地交付。”

作者：Isaac Sacolick 是 StarCIO 的总裁，也是亚马逊畅销书《推动数字化：通过技术实现业务转型的领导者指南》的作者，公认的顶级社交CIO和数字化转型影响者。他在 InfoWorld.com、CIO.com、他的博客 Social、Agile 和 Transformation 以及其他网站上发表了 700 多篇文章。


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