第四次工業(yè)革命的到來(lái)，是對(duì)日益復(fù)雜的工作環(huán)境的一種解決方案，預(yù)示著制造業(yè)的新紀(jì)元。認(rèn)知和智能過(guò)程的引入開(kāi)辟了范圍廣泛的提高生產(chǎn)率的可能，這些驅(qū)動(dòng)著制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
隨著制造過(guò)程變得越來(lái)越數(shù)字化和自動(dòng)化，這又帶來(lái)了自己的挑戰(zhàn)。公司需要發(fā)現(xiàn)如何利用諸如物聯(lián)網(wǎng)（IoT），云計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步的潛力來(lái)創(chuàng)造運(yùn)營(yíng)和戰(zhàn)略?xún)r(jià)值，并獲得超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字孿生的概念是在當(dāng)前和將來(lái)面對(duì)這些挑戰(zhàn)都將無(wú)價(jià)的方法。
數(shù)字孿生是工廠、產(chǎn)品或過(guò)程的物理屬性的近實(shí)時(shí)表示。它的應(yīng)用范圍很廣。通過(guò)連接生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對(duì)象，可以開(kāi)發(fā)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段到生產(chǎn)周期結(jié)束的數(shù)字足跡。可以根據(jù)一系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和匯總，并根據(jù)特定用例以各種形式呈現(xiàn)。隨著時(shí)間的流逝，出現(xiàn)了基于歷史和當(dāng)前行為的不斷發(fā)展的數(shù)字資料。這可以導(dǎo)致開(kāi)發(fā)更豐富的模型以及對(duì)系統(tǒng)固有的不可預(yù)測(cè)性進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。
過(guò)去，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，處理生成對(duì)象的高度逼真的數(shù)字副本所需的大量數(shù)據(jù)都是不可行的。但是，近年來(lái)，計(jì)算，存儲(chǔ)和帶寬的成本已急劇下降。這樣可以快速收集，聚合和分析由連接的智能技術(shù)生成的數(shù)據(jù)。
結(jié)構(gòu)良好的Digital Twin可以簡(jiǎn)化可能場(chǎng)景的模擬并預(yù)測(cè)可能的結(jié)果，使人們可以嘗試新策略而不會(huì)影響生產(chǎn)。這不僅節(jié)省了寶貴的時(shí)間，而且還可以在將其部署到物理流程之前，通過(guò)前瞻性策略幫助發(fā)現(xiàn)可能的缺陷。通過(guò)在生產(chǎn)的每個(gè)步驟分析機(jī)器的性能和產(chǎn)品的質(zhì)量，可以?xún)?yōu)化流程，從而以更低的成本生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。組件的近實(shí)時(shí)跟蹤可以提醒相關(guān)的利益相關(guān)者注意故障的嚴(yán)重性，從而可以通過(guò)預(yù)測(cè)性維護(hù)在實(shí)際發(fā)生問(wèn)題之前避免可能發(fā)生的問(wèn)題。Digital Twin可以通過(guò)促進(jìn)遠(yuǎn)程執(zhí)行協(xié)助和其他服務(wù)任務(wù)來(lái)增加價(jià)值。
我們已經(jīng)看到Digital Twins被廣泛應(yīng)用于各種制造業(yè)。例如，在汽車(chē)工業(yè)中，Digital Twins可用于選擇汽車(chē)的型號(hào)，世代和配置，以對(duì)微控制器，傳感器和執(zhí)行器的數(shù)量和類(lèi)型以及已安裝的軟件組件進(jìn)行建模。使用數(shù)字孿生，制造商可以根據(jù)所需平臺(tái)自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)收集過(guò)程，以協(xié)調(diào)各種數(shù)據(jù)模型。這使數(shù)據(jù)科學(xué)家無(wú)需知道目標(biāo)平臺(tái)的技術(shù)細(xì)節(jié)即可訪問(wèn)特定的數(shù)據(jù)點(diǎn)（例如車(chē)速）。
在Connected Infrastructure領(lǐng)域中，“設(shè)備影子”（用于存儲(chǔ)和檢索設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)信息的JSON文檔）可用于無(wú)法始終保證連接的設(shè)備。設(shè)備使用電池供電，其狀態(tài)在云中進(jìn)行管理。這樣，用戶(hù)能夠確保設(shè)備的期望狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)之間的同步，并在需要時(shí)更新設(shè)備的狀態(tài)。
數(shù)字雙胞胎也可以用作工廠中一組資產(chǎn)的監(jiān)視系統(tǒng)。借助獨(dú)立的信號(hào)傳感器，警報(bào)日志和復(fù)雜的狀態(tài)機(jī)，制造商現(xiàn)在可以跟蹤許多KPI；其中最重要的是整體設(shè)備效率（OEE）。OEE描述了機(jī)器相對(duì)于其容量的利用率如何，該度量標(biāo)準(zhǔn)上的差值表示需要采取某種措施，例如機(jī)器維護(hù)或過(guò)程優(yōu)化。此外，警報(bào)日志可以幫助用戶(hù)了解單個(gè)計(jì)算機(jī)的技術(shù)問(wèn)題，并利用警報(bào)模式來(lái)提高性能。
工業(yè)4.0代表了制造業(yè)發(fā)展的下一步。我們已經(jīng)從純粹的物理系統(tǒng)發(fā)展到了數(shù)字系統(tǒng)的擴(kuò)展，然后是物理系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間的交互?，F(xiàn)在，物理和數(shù)字系統(tǒng)正在融合；Digital Twin能夠準(zhǔn)確表示物理系統(tǒng)。
在這種情況下，Digital Twins可用于在實(shí)施之前評(píng)估生產(chǎn)決策并可視化性能。工廠中的機(jī)器還可以無(wú)線方式接收其軟件和配置的更新，從而消除了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)支持的某些需求，并允許集中團(tuán)隊(duì)在多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)執(zhí)行服務(wù)任務(wù)，即使是在遠(yuǎn)程位置。通過(guò)連接不同的系統(tǒng)和過(guò)程，可以在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中跟蹤和監(jiān)視產(chǎn)品。這為優(yōu)化工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本打開(kāi)了窗口。隨著過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜，Digital Twin提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。
在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)階段，Digital Twins的影響最大。在野外以及在未來(lái)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中。最大的優(yōu)勢(shì)在于可視化，它可以增強(qiáng)人類(lèi)的學(xué)習(xí)和決策過(guò)程，并幫助發(fā)現(xiàn)需要注意的領(lǐng)域；和協(xié)作，因?yàn)楦嗟睦嫦嚓P(guān)者可以了解他們的機(jī)器和流程，而不再受到與機(jī)器之間的物理距離的阻礙。
數(shù)字雙胞胎是現(xiàn)在和將來(lái)，它們?cè)谥圃鞓I(yè)世界之外的普遍性暗示著它們可能在行業(yè)和其他領(lǐng)域變得多么普遍。在我們的日常生活中，它們幾乎已經(jīng)在不知不覺(jué)中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。例如，谷歌地圖是我們?cè)S多人日常使用的數(shù)字雙胞胎。以一種非常人性化的方式將實(shí)體映射到虛擬。正如我們所看到的，在制造業(yè)中也發(fā)生了同樣的事情：也許是一個(gè)早期采用者，但絕不是一個(gè)在其應(yīng)用方面擁有壟斷地位的人。最終，Digital Twins將留在這里，并為那些能夠利用這一令人興奮的技術(shù)的人提供相關(guān)的數(shù)據(jù)消息。
