一文看懂什么是數字孿生

這種融合了物理世界和數字世界的新興技術可能會改變許多行業。

人們使用技術和工具對物理世界進行建模已經有很長時間了，如繪圖、圖表和 CAD 模型等技術和工具。還有許多方法可以對現實世界的系統進行建模和預測，如金融交易模擬器、天氣預報器和交通模式模型等等。

當你將兩種功能——表示物理世界系統的數據和基于從物理環境中提取的輸入來模擬輸出條件的模型——結合在一起時，你將獲得一個數字孿生。數字孿生可以讓你針對各種現實情況驗證系統。

工程師在制造、建筑、能源、交通、醫藥、科學和其他行業使用數字孿生來開發產品和驗證現實世界的系統。這聽起來像是科幻小說，但隨著機器學習、系統建模、物聯網 (IoT) 傳感器、數據流平臺、模擬技術和云基礎設施的進步，數字孿生變得越來越普遍。

為了區分事實和虛構，幾位專家和我們分享了關于數字孿生的見解以及當今業務和工程團隊如何使用它們。

什么是數字孿生？

Ansys 首席技術官 Prith Banerjee 將數字孿生定義為“在使用中的物理實體（如資產、工廠或流程）的連接虛擬復制品。安裝在實體上的傳感器收集數據，并將其傳遞給模擬模型（數字孿生），以反映該產品的真實體驗。”

除了復制品之外，數字孿生還接收與物理世界系統相同的實時數據流。Swim 的CTO Simon Crosby 在他的定義中強調數字孿生的這一方面。他說：“數字孿生是一個實時代理，它不斷分析那些從現實世界‘事物’中接收到的流媒體事件，并將結果實時傳遞給其他代理、應用程序和用戶界面。這些數字孿生總是能準確地反映現實世界的當前狀態?！?/p>

數字孿生解決了哪些類型的問題？

Crosby 分享了兩種使用數字孿生的方法：增強現實和整個系統的實時視圖。增強現實應用程序有幾個實際用例。他說：“數字孿生被設想為設計時的數字疊加層，用于增強現實應用：例如，一名工程師修理一架噴氣發動機。”

增強現實可以幫助培訓工程師，或幫助人們在現實世界中實施程序之前進行模擬。增強現實和數字孿生在制造、醫學、能源以及在昂貴的設備上執行復雜的培訓和程序時，或者在涉及到人身安全時都有所應用。

Crosby 分享了一種更廣泛的方式來思考數字孿生。他補充說：“應用程序可以將數字孿生連接在一起，構建強大的模型，提供實時的全系統范圍的視野，例如城市當前和預測中的交通狀況?！?/p>

換言之，智慧城市的數字孿生是由建筑、交通、政府服務和其他系統的數字孿生連接而成的聚合體。

Banerjee 補充說，工程師使用數字孿生來模擬未來的行為和場景。他說：“數字孿生可以追蹤資產過去的狀態，提供對現在更深入的洞察，最重要的是，它們有助于預測和影響未來的行為?！?/p>

工程團隊還使用數字孿生來評估設計平衡和更快地交付生產系統。Project and Team 的戰略顧問委員會成員兼網絡物理咨詢實踐主管 Robin Yeman 表示：“為網絡物理系統構建數字孿生，可以讓公司在實施前驗證數字環境中的多種設計平衡，從而減少返工，并使他們能更快地交付。”

作者：Isaac Sacolick

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