在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)階段所形成的數(shù)字模型，就是產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型。數(shù)字孿生技術(shù)逐漸成為優(yōu)化整個(gè)制造價(jià)值鏈和創(chuàng)新產(chǎn)品的重要工具。數(shù)字孿生功能是設(shè)計(jì)工程師工具箱里的一種選擇工具，它可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，削除原型測(cè)試中的許多方面。

通過使用3D和人機(jī)界面，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)，數(shù)字孿生數(shù)學(xué)建模，工程師可以確定產(chǎn)品的規(guī)格、制造方式和使用材料，以及如何根據(jù)相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估。

數(shù)字孿生可以幫助工程師在確定設(shè)計(jì)終稿之前，識(shí)別潛在的可制造性、質(zhì)量和耐用性等問題。因此，通過數(shù)字孿生模型的應(yīng)用，傳統(tǒng)的原型設(shè)計(jì)速度得以提升，產(chǎn)品以更低成本，更有效地投入生產(chǎn)。設(shè)計(jì)階段的數(shù)字孿生是產(chǎn)品（物理實(shí)體）“孕育”階段的數(shù)字模型。

數(shù)字孿生支持從創(chuàng)新概念開始到得到真正的產(chǎn)品的過程。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)驗(yàn)證、生產(chǎn)線設(shè)計(jì)優(yōu)化，可移動(dòng)平臺(tái)數(shù)字孿生，到生產(chǎn)運(yùn)行、質(zhì)量檢測(cè)和產(chǎn)品提交。

數(shù)字孿生，數(shù)字孿生帶來的變化，英文名叫Digital Twin（數(shù)字雙胞胎），也被稱為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像。

數(shù)字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。

看暈了吧？其實(shí)，簡(jiǎn)單來說，數(shù)字孿生就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的“體”。

也許你會(huì)說，這不就是電腦上的設(shè)計(jì)圖紙嘛？CAD搞搞不就有了？

其實(shí)不然。相比于設(shè)計(jì)圖紙，數(shù)字孿生體特點(diǎn)在于：它是對(duì)實(shí)體對(duì)象（姑且就稱為“本體”吧）的動(dòng)態(tài)。也就是說，數(shù)字孿生體是會(huì)“動(dòng)”的。

而且，數(shù)字孿生體不是隨便亂“動(dòng)”。它“動(dòng)”的依據(jù)，來自本體的物理設(shè)計(jì)模型，還有本體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)，以及本體運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。

說白了，本體的實(shí)時(shí)狀態(tài)，還有外界環(huán)境條件，都會(huì)復(fù)現(xiàn)到“孿生體”身上。

如果需要做系統(tǒng)設(shè)計(jì)改動(dòng)，或者想要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應(yīng)，工程師們可以在孿生體上進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”。這樣一來，既避免了對(duì)本體的影響，也可以提、節(jié)約成本。

數(shù)字孿生可以貫穿產(chǎn)品包括設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、服務(wù)、維護(hù)乃至報(bào)廢回收的整個(gè)周期。它并不于幫助企業(yè)把產(chǎn)品更好地造出來，還包括幫助用戶更好地使用產(chǎn)品。

在產(chǎn)品的制造階段，利用數(shù)字孿生可以加快產(chǎn)品導(dǎo)入的時(shí)間，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量、降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品的交付速度。

產(chǎn)品階段的數(shù)字孿生是一個(gè)高度協(xié)同的過程，通過數(shù)字化手段構(gòu)建起來的虛擬生產(chǎn)線，將產(chǎn)品本身的數(shù)字孿生同生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程等其他形態(tài)的數(shù)字孿生高度集成起來，實(shí)現(xiàn)如下的功能：

生產(chǎn)過程：在產(chǎn)品生產(chǎn)之前，就可以通過虛擬生產(chǎn)的方式來模擬在不同產(chǎn)品、不同參數(shù)、不同外部條件下的生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)能、效率以及可能出現(xiàn)的生產(chǎn)瓶頸等問題的提前預(yù)判，加速新產(chǎn)品導(dǎo)入的過程;

數(shù)字化產(chǎn)線：將生產(chǎn)階段的各種要素，如原材料、設(shè)備、工藝配方和工序要求，通過數(shù)字化的手段集成在一個(gè)緊密協(xié)作的生產(chǎn)過程中，并根據(jù)既定的規(guī)則，自動(dòng)的完成在不同條件組合下的操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)過程；同時(shí)記錄生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析和優(yōu)化提供依據(jù)。

關(guān)鍵指標(biāo)監(jiān)控和過程能力評(píng)估：通過采集生產(chǎn)線上的各種生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全部生產(chǎn)過程的可視化監(jiān)控，并且通過經(jīng)驗(yàn)或者機(jī)器學(xué)習(xí)建立關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)、檢驗(yàn)指標(biāo)的監(jiān)控策略，對(duì)出現(xiàn)違背策略的異常情況進(jìn)行及時(shí)處理和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定并不斷優(yōu)化的生產(chǎn)過程。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和傳感器成本的下降，數(shù)字孿生，很多工業(yè)產(chǎn)品，從大型裝備到消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，都使用了大量的傳感器來采集產(chǎn)品運(yùn)行階段的環(huán)境和工作狀態(tài)，并通過數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化來避免產(chǎn)品的故障，改善用戶對(duì)產(chǎn)品的使用體驗(yàn)。

這個(gè)階段的數(shù)字孿生，可以實(shí)現(xiàn)如下的功能：

遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維修：通過讀取智能工業(yè)產(chǎn)品的傳感器或者控制系統(tǒng)的各種實(shí)時(shí)參數(shù)，構(gòu)建可視化的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并給予采集的歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建層次化的部件、子系統(tǒng)乃至整個(gè)設(shè)備的健康指標(biāo)體系，并使用人工智能實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)預(yù)測(cè)；基于預(yù)測(cè)的結(jié)果，對(duì)維修策略以及備品備件的管理策略進(jìn)行優(yōu)化，降低和避免客戶因?yàn)榉怯?jì)劃停機(jī)帶來的損失；

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