人們（men）對數（shù）字孿生的炒作最近開始達到頂峰。與許（xǔ）多其他有前途的技術一樣，這種興趣的增（zēng）加在很大程度（dù）上可以解釋為計算能力、雲、大數據應用和（hé）物聯網傳（chuán）感器可使用性方麵的進步。憑借處理海量數據的能力，現在可以更細致地模擬產品和流程，而這就是數字孿生（shēng）的全部意義所在。

什麽是（shì）數字孿生？

簡而言之，數字孿（luán）生是物理實體（tǐ）的數字複製品。該物理實體的輪廓是使用無數數據點生成的，安裝在實體上（shàng）的傳感器捕捉這些數據點，並將（jiāng）其發送到基於雲的係統進行進一步（bù）分析。簡單來說，數（shù）字孿生（shēng）由4種技術構成：

數（shù）字孿（luán）生在現代工廠（chǎng）中（zhōng）的作（zuò）用

在製造業中，數字孿生（shēng）的主要好（hǎo）處是能夠（gòu）自動提供關於設備（bèi）或產品性能的全麵信息，而無（wú）需員工參與。更重（chóng）要的是，利（lì）用當今的計算能力，工廠可（kě）以使用先進的機器學習算法快速分析物理孿生提（tí）供的數據，並將其轉化為（wéi）可操（cāo）作的見解。在（zài）數字（zì）孿生出現之前，這樣（yàng）的製造業控（kòng）製水平是無法實現的。

製（zhì）造業是一個看起來很複雜的行業（yè）。工廠通常具有高度（dù）複雜的機械部件，它們不斷地相互作用。這種複雜性使（shǐ）我們無（wú）法了（le）解生（shēng）產現場哪些地（dì）方需要改進，以及如何改進。

但由於工廠安裝了數千個傳感器，並不斷將數據傳輸到數字孿生係統，製造商可以積累（lèi）有關係統性能的重要見解，並對工廠的工作流程進行循證調整。更重要的是，現代傳感器可以收集（jí）從濃度和溫度到工廠一般環境條件等（děng）各種特征的數據。

借助（zhù）傳感器，數字（zì）孿生可以監測製造工廠以外的（de）資產。例如，汽車工廠可以評估各種汽車部件在極端條件下的磨損或性能。這些見解可用於增強未來的產品設計。數字孿生還使（shǐ）製造商能夠（gòu）在沒有（yǒu）任何經濟風險的情（qíng）況下試驗非常規設計決策（cè），並推動創（chuàng）新。

簡而言之，數字（zì）孿生使製造商能夠克服傳統挑戰，並同時實現各種業（yè）務需求。

製造業中的主流數字孿生用例

在製造環境中，數字孿生（shēng）可以（yǐ）以多種方式應用。讓我們來（lái）探索一些世界領先的製造公司（sī）是如何利用數字孿生的。
 

尤其是意識到對藥物和疫苗（miáo）的需求（qiú）日益增長，Atos、葛蘭素史（shǐ）克（kè）和西門子（zǐ）聯手改造製藥行業。

傳統上，製（zhì）藥公司隻能在產（chǎn）品製成後才能評估（gū）產品（pǐn）的質量，這意味著如果質量低，則（zé）必須丟棄整批產品，從而造成時間（jiān）和材料的浪費。數字孿生允許在生（shēng）產過（guò）程中評估（gū）產品質量，幫助製造商及時調整操作並滿（mǎn）足質量標準。

Atos與西門子合作實施了一個數字孿生係統，用於（yú）收集有關（guān）疫苗製造流程每個階段的數據。這種數字孿生使製藥公司能夠顯著提高（gāo）產品質量、降低成本並縮短上市時間。更重要的是，製藥公司現在還可以模擬生產（chǎn）中的變化，並清楚地看到它們將如何影響最終產品（pǐn）。
 

為了滿足對其行業領先的螺杆式壓縮機（jī）不斷增（zēng）長的需求（qiú），Kaeser 決定將數字孿生集成到他們的新（xīn）生產設施中。在 Kaeser 的案例中，產品必須滿足特定客（kè）戶的需求，這大大增（zēng）加了質量控製的（de）複雜（zá）性。他們的壓縮係統（tǒng）有相當多的參數需（xū）要為每個客戶單獨進行定（dìng）製（zhì）。更重要的是，根據環境的不同（tóng），Kaeser 的客（kè）戶可（kě）以在空氣和水（shuǐ）冷卻係統（tǒng）之間進行選（xuǎn）擇（zé），並在他們的壓縮機上添加幹燥器或熱回收係統。

在數字孿生的幫助下，Kaeser 的員工可以在產（chǎn）品（pǐn）組裝（zhuāng）前確定準確的（de）產（chǎn）品測試程序。一旦壓縮機離開裝配線，按下（xià）按（àn）鈕即可啟動測（cè）試程序。如果其餘結果不符合要求的（de）標準，係統會通知操作員（yuán）手動調整壓縮機參數。

Kaeser也（yě）在（zài）工廠之外使用數字孿生係統，每一台銷售出去（qù）的壓縮空氣係統也由數字孿生虛擬複製。這使得操（cāo）作員（yuán）可以監測每台壓縮（suō）機的狀態，從而遠程檢測潛在故障並及時維護。這大（dà）大延長了產品的壽命，提高了客戶（hù）滿意度（dù），並降低了維護成（chéng）本。
 

在豪華汽車的生產上，在質量方麵（miàn）不能（néng）有妥協的餘地。另（lìng）一方麵，細致的質量控製可能相當耗時。因此，為了加快汽車開發流程，世界上（shàng）著名（míng）的汽車製造商之一（yī）瑪莎拉蒂與西門子合作，將數字孿（luán）生集成到其製造流程中。

在西門子PLM 軟件的幫（bāng）助下，瑪莎（shā）拉蒂（dì）工程師現（xiàn）在可以使用汽車虛擬副本中的數據來（lái）不斷優化他（tā）們（men）的開發。例如，評估車輛空氣動力學的（de）傳統方法需要構建汽車的物理原型，並將其放置在風（fēng）洞中。借助數字孿生，可以虛擬運行此類測（cè）試，從而顯著降（jiàng）低成本，並允許對汽車的空氣動力學進行更精細的實驗。

由於數字孿生的實施，瑪莎拉蒂成功地將汽車開發所需的運營成本和時間降低了 30%。借助數字孿生，該公司還將車輛上市（shì）時間縮短了 16 個月。
 

最初，總部位於巴西的農業（yè）機械製造商 Stara 旨在應用數字孿生（shēng）來（lái）提（tí）高性能，並優化其農業機（jī）械的維護。在（zài）拖拉機和其他農業機械上安裝了物聯（lián）網傳感器後，他們能（néng）夠監（jiān）測拖拉機的（de）路徑、速度、油耗和發動機狀況。這使Stara能夠預測機械故障，並延長設備正常運行時間。

在利用數字（zì）孿生的優勢來提高性能的同時，Stara 發現這項（xiàng）技（jì）術還可以優化農（nóng）民對機械的使用。嵌入式物聯網傳感器現在可以（yǐ）收集天氣和土壤特性（xìng）數據，幫助農民確定種植作物的最佳（jiā）條件。
 

在輪胎製造公（gōng）司中（zhōng）實（shí）施數字孿生，無需構建原型，即可促進產品工程和測試。除了縮短上市時間和減少開發成本外，消除物理原型還能讓製造商和組織（zhī）減少由原型浪費而（ér）引起的負麵環境影（yǐng）響（xiǎng）。

更重要的是，事實證明，對於輪胎製造公司來說（shuō），數字孿生對簡化（huà）與（yǔ）其他（tā）汽車公司的合作（zuò）尤其（qí）有益。例如，世界領先（xiān）的輪胎製造商普利司通（tōng）現在使用數字孿生與其（qí）合作夥伴（bàn）共享即將推出的產品的（de）虛擬（nǐ）複製（zhì）品，以獲得批準。知名輪胎製造商米其林的數據科學總（zǒng）監也聲稱，數字孿生（shēng）在構建高效合作生態係（xì）統方麵具有巨大潛力，使組織能夠無縫地相互共享開發數據。

而米其林則（zé）使用數字孿生來測試（shì）各種輪胎設計。更具體地說，該公司使用這項技術來模擬潮濕路麵上的輪胎行為（wéi），以確定最佳胎麵花紋（wén）設計。西門子可以說是汽車行業最受歡迎的數字（zì）孿生技術提供商，其工程師（shī）也聲（shēng）稱，可以模擬輪胎在不（bú）同路麵和不同天氣條（tiáo）件（jiàn）下的性（xìng）能。

最後的想法

不可否認，數字孿生是製（zhì）造業中的關（guān）鍵技術。它在創造（zào）價值、縮短上市時間、優化工廠設備和成品性能（néng），以及（jí）提供洞察力方麵（miàn）的能力是任何其他解決方案都無法比擬的（de）。隨著成本的降（jiàng）低、供應商數量的（de）增加，以及構成數字孿生的先進技術的（de）可獲得性的（de）提高（gāo），集成數（shù）字孿生應該是全球製造商的下一個必然步驟。
然而，同樣（yàng）值得注意的是，那些擁有高度複雜流（liú）程、優先考慮創（chuàng）新、改進或擴大產品範圍的公司將從數（shù）字孿生中受益最多。不過，這項技術絕不便宜，也（yě）不易於實施，因為它通常需要對組織架構（gòu）進行徹底改造，並對製造工作流程進行相當大（dà）的調整。
 

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