数字双胞胎:它们是什么以及它们如何工作?

数字孪生是过程或物理对象的数字版本。它可以是喷气发动机,汽车,建筑物甚至城市的数字副本。数字双胞胎复制过程以收集数据,以预测实际系统的性能。通过数字双胞胎,您可以在虚拟世界中计划和执行一系列复杂的活动,然后再将其发布到现实世界中。

让我们看一下数字双胞胎的工作原理。

数字双胞胎是如何设计的?

通过收集数据并创建计算模型进行测试来设计数字双胞胎。

数据采集

要创建虚拟模型,数字孪生需要有关对象或过程的数据。此数据可能与产品的生命周期有关。数据可以包括设计规格,产品信息或生产过程。它也可能与诸如实时反馈,历史分析和维护记录之类的信息有关。

造型

收集数据后,将其用于创建计算分析模型。这些模型可以规定基于工程仿真和人工智能算法的动作。可以通过3D表示和增强现实(AR)技术显示模型,以可视方式向您显示所有发现。所有这些都可以帮助您更好地了解物理对象或过程。

数字双胞胎如何工作?

数字双胞胎可以像您要​​求的那样复杂或简单。您使用的数据量决定了模型如何表示实际的物理版本。

数字孪生有三种不同类型:

数字孪生原型(DTP)

DTP是在创建物理产品之前实施的数字孪生。它由创建产品物理版本所需的设计,分析和过程组成。

数字孪生实例(DTI)

DTI是为已生产的产品设计的数字孪生。它在整个生命周期中始终与物理对象保持链接,以在不同的用例上运行测试。

数字孪生聚合(DTA)

DTA是许多DTI的集合。它有助于收集有助于确定物理产品在各种条件下的功能的信息。

数字孪生与物联网

数字孪生概念并不是什么新鲜事物,但是物联网(IoT)的普及使它变得更加流行。物联网描述了一个数字设备网络,这些网络通过互联网连接并交换数据。

借助先进的数据分析功能,数字孪生可以优化IoT部署,以实现最高效率。管理大数据的能力和颠覆性技术的出现将继续推动数字双胞胎的采用。

为什么数字双胞胎很重要?

企业面临越来越大的压力,需要克服当今瞬息万变的市场格局中的挑战。通过引入数字孪生,您可以通过探索物理系统和数字系统的相关数据集之间的关系来获得有价值的见解。

除此之外,数字双胞胎还可以为您提供以下好处:

  • 优化制造流程,同时减少事故和意外停机的风险。
  • 提高效率以减少产品质量问题。
  • 使用预测性维护来维护设备和设施。
  • 测试和验证假设。
  • 远程排除设备故障。
  • 提高生产力并建立更有效的供应链。
  • 培训员工以处理物理上不紧密的设备。
  • 改善客户体验并帮助您更好地了解产品性能。
  • 消除了对多个原型的需求,并减少了总开发时间。

数字孪生应用

数字双胞胎在各种行业中得到广泛应用。

建造

通过使用实时数据,数字双胞胎提供了动态模型,可显示智慧城市的真实生活表现。这有助于提高资源效率,节省成本,以及将可持续性实践引入建筑的有效方法。

数字双胞胎可以进一步为现代城市面临的许多复杂挑战提供解决方案。例如,城市中的数字双胞胎可用于模拟危机期间的灾难规划和应急响应。

制造业

在制造业中,数字孪生有助于提高运营效率并降低维护成本。制造商首先创建资产的虚拟表示形式,然后捕获其数据以确定其性能。这使制造更加高效和简化。

汽车行业

数字双胞胎可以创建汽车的虚拟副本,以帮助分析和改善汽车性能。这些数字车辆表示形式收集其物理对应物的行为和操作数据。这样的数字双胞胎有助于实现和测试新产品模型,例如电动和混合动力汽车

零售

在零售领域,数字孪生兄弟通过为客户创建虚拟孪生兄弟,在增强客户体验方面发挥着至关重要的作用。这些数字双胞胎有助于为消费者创造量身定制的体验。他们可以进一步帮助您更好地进行店内计划。

航空航天与国防

数字双胞胎用于航空航天和国防领域,以提高性能并改善产品设计。美国国家航空航天局(NASA)使用数字双胞胎来维护,操作和维修位于外层空间的飞机系统。 美国军方使用数字双胞胎来确认其弹药中使用的半导体和芯片的完整性。

卫生保健

医生可以使用器官或患者的数字双胞胎在模拟环境中安全地执行医疗程序。医疗保健专业人员还可以在发布新疫苗或新药之前,使用数字双胞胎进行虚拟临床试验。

数字双胞胎可以进一步成为预测医学的有力工具。这可以基于有关具有相似特征的患者的数据来帮助评估患者的风险。

未来的数字双胞胎

数字双胞胎已经在帮助组织达到更高的高度。他们帮助提供量身定制的解决方案,以满足现代客户不断变化的喜好。尽管它们提供了许多好处,但数字双胞胎可以得到进一步的改善。

例如,可以通过使用认知计算来提高数字孪生模型的功能。这可以改善对数字孪生的测试,以确定应该更频繁地运行的产品测试。自然语言处理(NLP),声学分析和机器学习等技术也将在改善数字双胞胎的未来中发挥至关重要的作用。

通过数字双胞胎在数字世界和物理世界之间架起桥梁

数字双胞胎在各个行业中都表现出重大的变革。当您实施它们以测试产品或过程时,它们可以为您节省时间和金钱。

数字双胞胎将继续提供可帮助组织释放其隐藏价值的见解。将来,更多公司将学习数字双胞胎功能,并希望部署它们以获取竞争优势。