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连接现实世界和虚拟世界的数字孪生体

2023-04-27 09:41:244636

对于许多实业家来说，“数字孪生”一词并不奇怪。Stratview Research的高级内容作家 Chandana Patnaik 说，这是第四次工业革命中新产品和新工艺开发的下一件大事。

当您看到产品假设情景的复制品或计划的模拟结构时，您会作何反应？在产品进入现实世界之前处理您希望在产品中进行的所有升级难道不会令人惊讶吗？好吧，这就是数字孪生所承诺的。在这篇文章中，我们将仔细研究这项革命性技术，并了解是什么让它对工业界至关重要。

简而言之，“数字孪生”

简而言之，这种最热门的技术趋势是有生命或无生命物体的复制品或数字化身。或者说，数字双胞胎可以代表它所代表的任何事物的当前状况。这有助于获得实时数据，人们可以通过该数据查看当前的进度或瓶颈，并计划解决或改进这些问题的方法。

这项技术如何运作？

当以数字方式创建和显示物理产品的双胞胎时，智能传感器用于收集和创建从真实产品到数字双胞胎的实时表示。这种传输的数据不仅复制了物理产品，还模仿了它的行为。

让我们更深入地了解在应用数字双胞胎时采用了哪些技术。

数字孪生中使用的技术

数字孪生的范围很广，其应用融合了人工智能 (AI)、物联网 (IoT)、区块链、机器学习 (ML)、大数据分析等热门技术趋势。

人工智能 (AI)– 它有助于自动分析收集到的数据，还有助于预测可能的结果并提出如何最小化或抑制潜在问题的想法。
物联网 (IoT)– 它被视为任何数字孪生应用程序的支柱。数字孪生需要大量信息。物联网传感器收集信息并将其发送到云端以供各种系统使用。
区块链——由于技术的安全性和不变性，它是一种生成和监控数字孪生的方法。它可以克服安全漏洞，帮助数字孪生毫无障碍地发挥作用。
云——简单来说，为了创建和充分利用数字孪生，需要云。由于数字孪生的应用程序需要处理大量数据，云计算允许将所有数据存储在虚拟云中，并从任何地方轻松访问所需信息。
扩展现实(XR)– 这是一个涵盖三大趋势的总称，包括增强现实(AR)、虚拟现实 (VR)、混合现实 (MR)。它可以通过结合真实世界和虚拟世界来改善人机交互。
机器学习——它使系统能够学习提供的数据和算法来模仿任何一组任务。它有助于为无法使用手动编码算法分析的复杂数据集提供有用的分析。
大数据分析——数字孪生就是分析数据，“大数据分析”是一种分析庞大、多样化数据集的先进方法。

它只是复制一个产品吗？

不仅是产品，而且这种技术趋势可以复制多个对象、过程等。它有多种形式，但在三个基本领域得到提炼，包括——

使用数字孪生的行业

了解这项技术可以通过多种方式对企业有利（参见图 3），数字孪生现在正广泛应用于所有行业，包括航空航天与国防、汽车与运输、医疗保健等。

2021 年，数字孪生市场规模约为 72 亿美元（68 亿欧元），预计到 2028 年将超过 920 亿美元（868.9 亿欧元），年增长率高达 44%。这种增长主要是由于它为企业和使用它们的多个行业带来的好处，该领域的快速技术进步，以及该技术与人工智能、物联网等其他热门趋势的集成。

下面给出了不同行业如何使用数字孪生的一些用例：

制造业是数字孪生正在革新运营的领域之一。制造业需要大量投资和产生大量数据的高成本设备。制造业中的数字孪生解决方案有助于最大限度地降低性能改进、设计定制和产品开发方面的成本和风险。
能源和公用事业公司正在使用这项技术来设计、监控和维护发电厂、电网、传输和消耗。流程数字孪生有朝一日可能会创建电网孪生。
建筑行业可以使用数字孪生技术，将社区和城市纳入低成本和高质量基础设施的目标。例如，2022 年 1 月，拉斯维加斯推出了其市中心 7 平方公里区域的数字双胞胎。
医疗保健——想象一下，在不冒生命危险的情况下预见任何实验性治疗对患者的影响是多么安全。生成患者的双胞胎身体并收集连续的细胞水平数据现在已成为可能。不仅如此，这项技术还可以将医疗器械开发、疾病展示和医院运营等结合起来。

双胞胎真的赢了吗？

在这样不确定的时期获得确定性可以为所有主要部门带来重大利益。研究表明，数字孪生技术能够将收入提高 10%，并将产品质量提高 25%。

假设数字孪生解决方案有一天可能会帮助所有行业变得更加智能，这似乎有些牵强，但事实是，他们已经在这样做了。

但是，尽管有很多好处，但一些挑战似乎阻碍了这一趋势的广泛采用，使得数字孪生仅限于许多公司的绘图板上。由于这项技术处于探索阶段，需要大量投资，因此一些组织仍未将其纳入其运营。虽然，一旦这种趋势开始萌芽和开花，它就会开始获得牵引力。真实且如野火般增长，这项技术正在形成等级制度。