在汽車制造業(yè)，想造一個新輪胎，要從何下手？
應(yīng)該會先制作一個輪胎原型，裝到汽車上，上路做測試，然后通過迭代版本和一次次安全檢查來完善這個新輪胎。
而如果想量產(chǎn)這種輪胎，則必須依靠經(jīng)驗和分析來預(yù)測產(chǎn)線各個節(jié)點的最優(yōu)節(jié)拍，并對瓶頸工序做出優(yōu)化和改善。
但在這個技術(shù)顛覆一切的時代，汽車制造業(yè)有了另一種選擇——數(shù)字孿生。
01
數(shù)字孿生技術(shù)的核心
相比于設(shè)計圖紙，數(shù)字孿生體最大的特點在于，它是對實體對象的動態(tài)仿真。也就是說，數(shù)字孿生體是會“動”的，并且是實時的動態(tài)監(jiān)測仿真。
數(shù)字孿生技術(shù)的核心元素，是數(shù)字化模型。
高質(zhì)量的模型，既能逼真地描述現(xiàn)實事物的外在形狀，又能準(zhǔn)確地反映事物的內(nèi)在變化規(guī)律。
與數(shù)字化模型緊密相關(guān)的是數(shù)據(jù)和算法。
數(shù)據(jù)是模型的輸入，它們可能來自于各種傳感器的實時采集，也可能來自于系統(tǒng)以往的歷史積累；算法通常是深度學(xué)習(xí)的，通過對大量歷史數(shù)據(jù)的分析處理，不斷地建立、完善模型的內(nèi)在處理邏輯。
通俗來講，當(dāng)我們想要創(chuàng)建工廠或者產(chǎn)品制造過程的數(shù)字孿生體時，我們首先會創(chuàng)建一套數(shù)字化模型，然后通過物聯(lián)網(wǎng)收集有關(guān)其性能的實時數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)椒?wù)器上。
有了這些數(shù)據(jù)，就可以將其與已有的數(shù)字模型進行耦合并通過渲染或其它手段，生成現(xiàn)實物體的數(shù)字投影，并將其實時直觀的顯示在我們面前。
從物聯(lián)網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)種類越多、越準(zhǔn)確，數(shù)字孿生體的表現(xiàn)就會越豐富，越具體。通過數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)，其功能將可以被深化到預(yù)測級別。
另外，通過VR虛擬現(xiàn)實和AR增強現(xiàn)實技術(shù)，也可以提升人機交互的體驗感，使數(shù)字孿生體看起來更加接近現(xiàn)實情況，在視覺化上更進一步。
基于龐大的數(shù)據(jù)底座，數(shù)字孿生體成為一個可以提供無限空間、無限可能的探索實驗室。它可以涵蓋制造行業(yè)方方面面：來料追溯、產(chǎn)品研發(fā)、性能測試、假設(shè)驗證、生產(chǎn)過程模擬、不良品檢測、出庫物流等等。
事實上，企業(yè)真正關(guān)注的并非技術(shù)本身，而是數(shù)字孿生能帶來多少實際效益。
02
汽車產(chǎn)業(yè)未來助推器
在汽車行業(yè)，數(shù)字孿生的價值應(yīng)用于研發(fā)、制造、銷售、售后等產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)。
1.研發(fā)階段
借助數(shù)字孿生技術(shù)，設(shè)計者可以在虛擬空間里測試、驗證、優(yōu)化其產(chǎn)品設(shè)計，快速、低成本實現(xiàn)產(chǎn)品的迭代。
以汽車輪胎為例，通過數(shù)字孿生，要優(yōu)化其質(zhì)量和性能，就可以避免漫長的裝配實車測試等待時間了。
我們可以直接在孿生體中對輪胎性能展開模擬測試，加速測試過程。比如，模擬在不同天氣、不同路況下對新輪胎進行性能驗證，并收集數(shù)據(jù)用來改進輪胎設(shè)計。
2.制造階段
數(shù)字孿生體可以實現(xiàn)虛擬工廠漫游。設(shè)備實時數(shù)據(jù)、產(chǎn)線產(chǎn)能情況、不良率、工廠布局等數(shù)據(jù)一應(yīng)俱全，生產(chǎn)現(xiàn)場一覽無余。
某發(fā)動機廠數(shù)字孿生車間
生產(chǎn)過程仿真。在產(chǎn)品生產(chǎn)之前，就可以通過虛擬生產(chǎn)的方式來模擬不同產(chǎn)品、不同參數(shù)、不同外部條件下的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)對產(chǎn)能、效率以及可能出現(xiàn)的生產(chǎn)瓶頸等問題的提前預(yù)判，加速新產(chǎn)品導(dǎo)入的過程。
數(shù)字化產(chǎn)線。將生產(chǎn)階段的各種要素，如原材料、設(shè)備、工藝配方和工序要求，通過數(shù)字化的手段集成在一個緊密合作的生產(chǎn)過程中，并根據(jù)既定的規(guī)則，自動的完成在不同條件組合下的操作，實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)過程；同時記錄生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析和優(yōu)化提供依據(jù)。
設(shè)備資產(chǎn)維護。通過監(jiān)控生產(chǎn)過程中物聯(lián)網(wǎng)傳出的實時數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生體還可以模擬關(guān)鍵設(shè)備何時需要維護，甚至可以用來確定整個生產(chǎn)線、工廠或工廠網(wǎng)絡(luò)的健康狀況。Gartner公司報告指出，美國所有制造企業(yè)經(jīng)由數(shù)字孿生體技術(shù)，每年在資產(chǎn)維護方面節(jié)省的開支，達(dá)到了1萬億美元。
工人遠(yuǎn)程培訓(xùn)。數(shù)字孿生體也是遠(yuǎn)程培訓(xùn)一大利器，都不需要實際摸到設(shè)備，就可以向工人展示如何使用它。
3.銷售階段
例如，一輛帶有三維可視化功能的數(shù)字孿生汽車，可以讓潛在買家購車時將汽車的顏色改成自己喜歡的顏色，自己喜歡的內(nèi)飾，提供更豐富、更個性化的客戶體驗。
結(jié)合VR/AR，還能讓用戶在虛擬空間操控駕馭汽車，全方位地感受汽車在各種環(huán)境各種場景下的性能和魅力，激發(fā)購車欲望。
4.售后階段
消費者必須清楚車輛的健康狀況。數(shù)字孿生體構(gòu)建的全生命周期，包括實時性能、傳感器數(shù)據(jù)，以及服務(wù)歷史、配置更改、零件更換和保修數(shù)據(jù)。
特斯拉公司為其生產(chǎn)和銷售的每一輛電動汽車都建立數(shù)字孿生模型，模型數(shù)據(jù)保存在公司數(shù)據(jù)庫。
每輛電動車每天報告其日常經(jīng)驗，并通過數(shù)字孿生的模擬程序使用這些數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)可能的異常情況并提供糾正措施。
特斯拉每天可獲得相當(dāng)于160萬英里的駕駛體驗，并在不斷的學(xué)習(xí)過程中反饋給每輛車。
數(shù)字孿生是未來制造業(yè)的一塊關(guān)鍵性拼圖?；跀?shù)據(jù)和智能算法，還有無盡的想象空間待探索、突破。人類對復(fù)雜系統(tǒng)的改造永遠(yuǎn)不會停止，智能制造的浪潮已經(jīng)到來。
星聯(lián)智云3D數(shù)字孿生應(yīng)用
數(shù)字孿生+工藝仿真
在虛擬三維空間里，可以輕松便捷地修改部件和產(chǎn)品的尺寸和裝配關(guān)系，產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)、裝配可行性、流程可行性的驗證工作大為簡化，減少迭代過程中的物理樣機的制造次數(shù)、時間和成本，實現(xiàn)“零成本”試錯。
數(shù)字孿生+智慧工廠
根據(jù)生產(chǎn)實景，運用3D虛擬建模技術(shù)，打造數(shù)字孿生工廠/車間，通過仿真產(chǎn)線查看現(xiàn)場運行狀況，實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)測、智能巡檢、模擬測算、故障預(yù)警。
數(shù)字孿生+智慧園區(qū)
構(gòu)建園區(qū)虛擬三維場景，打通園區(qū)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)孤島，1:1還原現(xiàn)實園區(qū)全要素，實現(xiàn)園區(qū)人、事、物實現(xiàn)“可視、可管、可控”，適配企業(yè)、教育、政府、商業(yè)等多種類型園區(qū)。
數(shù)字孿生+知識培訓(xùn)
構(gòu)建設(shè)備3D虛擬模型，便于設(shè)備維修人員全面了解設(shè)備構(gòu)造，學(xué)習(xí)編程控制，并對設(shè)備維修保養(yǎng)進行仿真演練，幫助企業(yè)培訓(xùn)員工技能、降低培訓(xùn)成本。
