數(shù)字孿生是什么
數(shù)字孿生，英文名叫Digital Twin（數(shù)字雙胞胎），也被稱(chēng)為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像。
數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程，是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。
數(shù)字孿生體被創(chuàng)建在信息化平臺(tái)上，是虛擬的。數(shù)字孿生體最大的特點(diǎn)在于：它是對(duì)實(shí)體對(duì)象（本體）的動(dòng)態(tài)仿真。也就是說(shuō)，數(shù)字孿生體是會(huì)“動(dòng)”的。它“動(dòng)”的依據(jù)來(lái)自本體的物理設(shè)計(jì)模型,還有本體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)，以及本體運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。
如果需要做系統(tǒng)設(shè)計(jì)改動(dòng)，或者想要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應(yīng)，工程師們可以在孿生體上進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”。這樣一來(lái)，既避免了對(duì)本體的影響，也可以提高效率、節(jié)約成本。實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)向賽博空間數(shù)字化模型的反饋。
數(shù)字孿生有什么用
首先，它可以通過(guò)設(shè)計(jì)工具、仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等各種數(shù)字化的手段，將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中，形成可拆解、可復(fù)制、可轉(zhuǎn)移、可修改、可刪除、可重復(fù)操作的數(shù)字鏡像。
采用數(shù)字化模型的設(shè)計(jì)技術(shù)，就可以在虛擬的三維數(shù)字空間輕松地修改部件和產(chǎn)品的每一處尺寸和裝配關(guān)系，這使得幾何結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證工作和裝配可行性的驗(yàn)證工作大為簡(jiǎn)單，大幅度減少了迭代過(guò)程中物理樣機(jī)的制造次數(shù)、時(shí)間，以及成本。
此外，數(shù)字孿生還可以通過(guò)采集有限的物理傳感器指標(biāo)的直接數(shù)據(jù)，借助大樣本庫(kù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)推測(cè)出一些原本無(wú)法直接測(cè)量的指標(biāo)。由此實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前狀態(tài)的評(píng)估、對(duì)過(guò)去發(fā)生問(wèn)題的診斷，以及對(duì)未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，并給予分析的結(jié)果，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。
如汽車(chē)設(shè)計(jì)方面，數(shù)字化雙胞胎將現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界無(wú)縫融合，通過(guò)產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎，制造商可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，仿真和驗(yàn)證。包括機(jī)械及其他物理特性，并且一體化集成電子和電氣系統(tǒng)，管理嵌入式軟件。
新的技術(shù)提供了汽車(chē)設(shè)計(jì)的新方式，通過(guò)增材制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更加革命性的在同一軟件中的車(chē)輛設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。這些數(shù)字化手段決定了產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范，所有這些數(shù)據(jù)將用于構(gòu)建生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎。制造商能夠規(guī)劃和驗(yàn)證生產(chǎn)過(guò)程，創(chuàng)建工廠布局，選擇生產(chǎn)設(shè)備，并且仿真預(yù)測(cè)并優(yōu)化人員和制造過(guò)程的工作條件。
在自動(dòng)生成可編程控制器的代碼后，通過(guò)虛擬調(diào)試技術(shù)即可在虛擬環(huán)境中驗(yàn)證自動(dòng)化系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)快速而高效的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。隨后，虛擬變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。將可編程控制器代碼下載到車(chē)間的設(shè)備中，通過(guò)全集成自動(dòng)化，可實(shí)現(xiàn)，高效可靠生產(chǎn)；通過(guò)制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)排程和生產(chǎn)執(zhí)行及質(zhì)量檢測(cè)；通過(guò)MindSphere可隨時(shí)隨地監(jiān)控所有機(jī)器設(shè)備，構(gòu)建生產(chǎn)和產(chǎn)品以及性能的數(shù)字化雙胞胎。從而使分析和評(píng)估實(shí)際生產(chǎn)及真實(shí)產(chǎn)品的性能成為了可能。
分析結(jié)果可持續(xù)反饋至產(chǎn)品和生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界中生產(chǎn)和產(chǎn)品的不斷改進(jìn)。只有通過(guò)采用西門(mén)子數(shù)字化企業(yè)套件這一獨(dú)特而全面的工業(yè)軟件與自動(dòng)化產(chǎn)品組合，才能全面激發(fā)數(shù)字化企業(yè)潛能。
數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和重要場(chǎng)景
數(shù)字孿生基于物理實(shí)體的基本狀態(tài)，以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的方式將建立的模型、收集的數(shù)據(jù)做出高度寫(xiě)實(shí)的分析，用于物理實(shí)體的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和優(yōu)化。另外，數(shù)字孿生作為邊緣側(cè)技術(shù)，可以有效連接設(shè)備層和網(wǎng)絡(luò)層，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的知識(shí)萃取工具，不斷將工業(yè)系統(tǒng)中的碎片化知識(shí)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中，不同成熟度的數(shù)字孿生體，將不同顆粒度的工業(yè)知識(shí)重新組裝，通過(guò)工業(yè)APP進(jìn)行調(diào)用。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是數(shù)字孿生的孵化床，數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的重要場(chǎng)景。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)激活數(shù)字孿生生命
隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，數(shù)字孿生盡管尚未成為主流，卻成為每一個(gè)數(shù)字化企業(yè)都要關(guān)注的技術(shù)。數(shù)字孿生的核心是模型和數(shù)據(jù)，但虛擬模型創(chuàng)建和數(shù)據(jù)分析需要專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，對(duì)于不具備相關(guān)知識(shí)的人員，構(gòu)建和使用數(shù)字孿生任重道遠(yuǎn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰恰可以解決上述問(wèn)題，通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析外包、模型共享等業(yè)務(wù)。
