現(xiàn)階段，數(shù)字孿生技術(shù)不只運用在加工制造業(yè)，它早已徹底進(jìn)入了物聯(lián)網(wǎng)，人工智能和大數(shù)據(jù)分析的融合世界。伴隨著更復(fù)雜的“事物”與生成數(shù)據(jù)的能力關(guān)聯(lián)在一起，擁有數(shù)字等同物使大數(shù)據(jù)工程師和其他的IT技術(shù)專業(yè)人員，能夠以最高的效率優(yōu)化部署虛擬場景。
1、到底什么是數(shù)字孿生？
數(shù)字孿生是充分運用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的模擬仿真過程，在虛擬空間中進(jìn)行映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。
數(shù)字孿生技術(shù)早已拓展到包含建筑物，工廠甚至是城市等大型項目，有些人說流程可以擁有數(shù)字孿生，從而更進(jìn)一步拓展了這個概念。這個想法最先出現(xiàn)在NASA：最早的時候太空艙的詳細(xì)模型在地面上用于鏡像和診斷軌道中的問題，最終被全數(shù)字模擬所替代。
但在Gartner將“數(shù)字孿生”列入2017年十大戰(zhàn)略性技術(shù)趨勢之一后，這個名詞才真正的流行起來。Gartner表示，數(shù)字孿生是物理事物或系統(tǒng)的動態(tài)軟件模型，它依賴于傳感器數(shù)據(jù)。三到五年內(nèi)，數(shù)以億計的物品將由數(shù)字孿生呈現(xiàn)。一年后，Gartner再次將數(shù)字孿生列入主要趨勢，并預(yù)測，到2020年，預(yù)計有210億個連接的傳感器和終端設(shè)備，數(shù)字孿生將在不久的將來存在于數(shù)十億個事物中。”
其本質(zhì)上，數(shù)字孿生是某種計算機(jī)程序，它將相關(guān)物理對象或系統(tǒng)的真實數(shù)據(jù)作為輸入，并將生成的數(shù)據(jù)作為輸出，預(yù)測或模擬物理對象或系統(tǒng)將怎樣遭受這些輸入的影響。
2、數(shù)字孿生怎樣工作？
數(shù)字孿生的興起是由專家（通常是數(shù)據(jù)科學(xué)或應(yīng)用數(shù)學(xué)專家）建立的。這些開發(fā)人員探究了被模仿的物理對象或系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理學(xué)，并使用該數(shù)據(jù)開發(fā)了數(shù)學(xué)模型，以模擬數(shù)字空間中的真實世界。
數(shù)字孿生的構(gòu)造使其可以接收來自于傳感器的輸入，這些傳感器從真實世界的數(shù)據(jù)。這使數(shù)字孿生可以實時地模擬仿真物理對象，在這個過程中可以洞悉性能和潛在問題。數(shù)字孿生也可以根據(jù)其物理對應(yīng)物的原型進(jìn)行設(shè)計，在這種情況下，數(shù)字孿生可以在產(chǎn)品精制時提供反饋。在創(chuàng)建任何物理版本之前，數(shù)字孿生甚至是可以自身作為原型。
3、數(shù)字孿生實例
這里有兩個數(shù)字孿生的案例——汽車和貨船——讓您了解潛在應(yīng)用。飛機(jī)引擎、火車、輪船和渦輪機(jī)等物體，可以在實際生產(chǎn)之前展開數(shù)字化設(shè)計和測試。這些數(shù)字孿生也可用來協(xié)助維護(hù)操作。比如說，技術(shù)人員可以在應(yīng)用物理孿生之前，運用數(shù)字孿生胎對某件設(shè)備的建議修復(fù)展開測試。數(shù)字孿生業(yè)務(wù)應(yīng)用程序存在于多個領(lǐng)域：
1）加工制造業(yè)是數(shù)字孿生部署最廣泛的領(lǐng)域，工廠早已在運用數(shù)字孿生來模擬其流程，正如德勤的案例研究。
2）汽車數(shù)字孿生之所以能夠變成可能，是由于汽車早已裝配有遙測傳感器，但是伴隨著愈來愈多的自動駕駛汽車上路，健全完善技術(shù)將變得愈發(fā)重要。
3）醫(yī)療保健是產(chǎn)生上述數(shù)字孿生的領(lǐng)域。創(chuàng)可貼大小的傳感器將健康信息傳送回數(shù)字孿生，用來監(jiān)控和預(yù)測患者的健康狀況。
4、數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)
顯而易見，物聯(lián)網(wǎng)傳感器的爆炸式增長使數(shù)字孿生變成可能。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的健全完善，數(shù)字孿生方案可以包含較小和較不復(fù)雜的對象，這給企業(yè)帶來了額外的好處。
數(shù)字孿生可用來根據(jù)可變數(shù)據(jù)預(yù)測不同的結(jié)果。這類似于科幻片中經(jīng)常會出現(xiàn)的運行模擬場景，其中在數(shù)字環(huán)境中證明了可能的場景。借助額外的軟件和數(shù)據(jù)分析，數(shù)字孿生通?？梢詢?yōu)化IoT部署以實現(xiàn)最高效率，并協(xié)助設(shè)計人員在實際部署之前明確應(yīng)該去的地方或操作方式。
數(shù)字孿生可以復(fù)制物理對象的次數(shù)越多，發(fā)現(xiàn)效率和其他好處的可能性就越大。比如說，在制造過程中，儀器越高的設(shè)備越多，數(shù)字孿生可能會更準(zhǔn)確地模擬設(shè)備隨時間的運行情況，從而有利于預(yù)測未來的性能和可能的故障。
5、數(shù)字孿生供應(yīng)商
構(gòu)建數(shù)字孿生十分復(fù)雜，目前為止還沒有標(biāo)準(zhǔn)化的平臺。從事該領(lǐng)域工作的IanSkerrett，其背后有著悠久的開放源代碼歷史，他提出了一個數(shù)字孿生平臺的框架結(jié)構(gòu)，這只不過是第一步，因為這個領(lǐng)域還處在萌芽階段。與許多新興技術(shù)相比，商業(yè)數(shù)字孿生產(chǎn)品實際上來自于該領(lǐng)域的一些最大的公司。比如說，通用電氣（GE）在內(nèi)部開發(fā)了數(shù)字孿生技術(shù)，作為噴氣式發(fā)動機(jī)生產(chǎn)制造過程的一部分，現(xiàn)如今向用戶提供專業(yè)知識。
另一家大規(guī)模與生產(chǎn)制造的工業(yè)巨頭西門子（Siemens）也是這般。為了不被這些工廠供應(yīng)商超越，IBM正在營銷“數(shù)字孿生”，作為其物聯(lián)網(wǎng)計劃的一部分，微軟也在Azure的保護(hù)傘下發(fā)布了自己的數(shù)字孿生平臺。
6、數(shù)字孿生與預(yù)測孿生
“數(shù)字孿生”可以包含設(shè)備說明，3D渲染以及設(shè)備中所有傳感器的詳細(xì)信息。它不斷地生成模擬現(xiàn)實生活選擇的傳感器讀數(shù)?！笨深A(yù)測孿生“為設(shè)備的未來狀態(tài)和行為建?！?。“這是基于來自其他設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以仿真模擬故障和其他需要注意的狀況。”作為其數(shù)字孿生計劃的一部分，Microsoft正在運用該概念并將其應(yīng)用于除物理產(chǎn)品之外的流程中。微軟表示：“流程清單是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的下一個階段，使整個工廠和供應(yīng)鏈中的產(chǎn)品數(shù)字孿生受益更多?！庇嘘P(guān)的白皮書重點強調(diào)了一些先進(jìn)的生產(chǎn)制造場景。
7、數(shù)字孿生的好處
數(shù)字孿生可以實時查看物理資產(chǎn)的狀況，進(jìn)而從源頭上緩解維護(hù)負(fù)擔(dān)。雪佛龍公司正在為其油田和煉油廠推出數(shù)字孿生技術(shù)，預(yù)估將節(jié)省數(shù)百萬美元的維護(hù)費用。西門子表示，使用數(shù)字孿生對尚未生產(chǎn)制造的物體進(jìn)行建模和原型設(shè)計，可以減少產(chǎn)品缺陷并縮短產(chǎn)品上市時間。
但請牢記，Gartner警告稱，“數(shù)字孿生并不是剛性需求，很有可能會增添復(fù)雜性?！睂τ谔囟ǖ纳虡I(yè)問題來說，數(shù)字孿生很有可能存在成本、安全性、隱私和集成等方面的問題?！?/span>