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复制一个虚拟化的自己:数字孪生将如何影响我们的生活?

作者: 奕星SEO 分类: SEO优化 发布时间: 2019-09-10 16:12 内容来源:网络整理阅读量:

  从2016年起,Gartner已经连续四年将“数字孪生”(Digital Twin)列为当年十大战略科技发展趋势,数字孪生成为在IoT、智能制造大潮中非常流行的词汇。但是人们一直认为“数字孪生”仍处于概念阶段,直到今年百度指数一度破万,A股相关概念股全线飘红,“数字孪生”才在国内进入了“实红”阶段。

  今年初,波音737 MAX在不到五个月内发生了两起严重的坠机空难,将人们的关注度集中到了如何让飞机在制造、维修和飞行过程中更加安全可控。除了常规的检修,还有一个被热议的技术方案,那就是“数字孪生”(Digital Twin)。

  作为十大战略科技趋势,数字孪生被Gartner定义为以数字化方式再现真实的实体或系统。

  比如,一架飞机从设计、生产阶段开始,就构造一个数字模型;在飞机投入使用后,这个数字模型也会模拟记录飞机的损耗情况,反映飞机的整个生命周期。

  由于数字孪生在物理世界和数字世界之间建立起全面、实时、精准的连接,因此这个技术可以为工业制造、未来生活带来无限的可能。据Gartner预测,到2020年,互联传感器与端点将多达超过200亿,数字孪生将服务于数十亿个物件。

  今天我们就来聊聊,拥有如此技术前景的“数字孪生”到底是什么?可以应用在哪些场景中?

  最早定义“数字孪生”的是美国密歇根大学的Michael Grieves教授在2003年提出“与物理产品等价的虚拟数字化表达”。他提议将数字孪生与工程设计进行对比,来更好的理解产品的生产与设计,在设计与执行之间形成紧密的闭环。

  知名咨询公司德勤(Deloitte)在2017年发布的“工业4.0与数字孪生”中,对数字孪生的架构进行了清晰的描述。德勤认为通过数字孪生企业可以实现产品快速面市、改善运营、创新的业务模式以及降低生产缺陷。

  数字孪生,顾名思义,就是数字形式的双胞胎。在“数字孪生”中,一个是存在于现实世界的实体,另一个只存在虚拟和数字世界之中,是利用数字技术营造的与现实世界对称的镜像。

  值得注意的是,数字孪生不仅仅是对现实实体的虚拟再现,还可以模拟对象在现实环境中的行为特征,例如:

  现在,采用了数字孪生技术,就可以在虚拟的三维数字空间轻松地修改部件和产品的每一处尺寸和装配关系。这使得几何结构的验证工作和装配可行性的验证工作大为简化,大幅度减少了迭代过程中物理样机的制造次数、时间以及成本。

  从这个角度看,数字孪生能够加速人们对于物理实体的了解,甚至通过模拟各种可能性,实现对未来趋势的预测,提供更全面的决策支持。

  在工业互联网中,数字孪生是一个很自然的概念。工业互联网首先要把设备连接,然后把设备以数字的方式来描述出来,配对出专业设备的虚拟映射,以更好的了解和掌握实体,这正是通过数字孪生的方式去实现。

  但有人认为,数字孪生只存在于工业领域,这显然是一种错误认知。数字孪生并不局限于特定的行业或者领域,而是贯穿整个物联网的基础逻辑。

  借助数字孪生,可以集成复杂的制造工艺,实现产品设计,制造和智能服务等闭环优化,它实际上贯穿了产品生命周期中的不同阶段。

  2014年以后,随着物联网技术、人工智能和虚拟现实技术的不断发展,数字孪生逐步扩展到了包括制造和服务在内的完整的产品周期阶段,并不断丰富着数字孪生的形态和概念。

  在产品的设计阶段,利用数字孪生可以提高设计的准确性,并验证产品在真实环境中的性能。

  例如,在汽车设计过程中,由于对节能减排的要求,数字孪生技术帮助包括宝马、特斯拉、丰田在内的汽车公司利用其CAD和CAE平台3D Experience,准确进行空气动力学、流体声学等方面的分析和仿真,在外形设计通过数据分析和仿真,大幅度地提升流线性,减少了空气阻力。

  意大利豪车品牌玛莎拉蒂生产的全新一代的Ghibli跑车,通过数字孪生的理念,对软件里的数字化模型进行设计和测试,缩短了30%的新款车型设计开发时间,将跑车上市的时间缩短了16个月,同时Ghibli跑车的产量提升了3倍,却又保持了不变的品质。

  产品制造阶段的数字孪生是一个高度协同的过程,通过数字化手段构建起来的虚拟生产线,将产品本身的数字孪生,同生产设备、生产过程等其他形态的数字孪生高度集成起来,可以加快产品导入的时间,提高产品设计的质量、降低产品的生产成本和提高产品的交付速度,实现稳定并不断优化的生产过程。


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