人們對數字孿生的炒作最近開始達到頂峰。與許多其他有前途的技術一樣，這種（zhǒng）興趣的增加在很大程度上可以解釋為計（jì）算（suàn）能力、雲、大數據應用和物聯網傳感器可使用性方麵的（de）進步。憑借處理海量數（shù）據的能力，現在可以更細致地模擬（nǐ）產品和流程，而這就是數字孿生的全部（bù）意義所在。

什麽是數字孿生？

簡而言（yán）之，數字孿生是（shì）物理實體的數字複製品。該物理實體的輪廓（kuò）是使用無數數據點生成的，安裝在實體上的傳感器捕捉這（zhè）些數據點，並將其發（fā）送到基於（yú）雲的係統進行進一步分析。簡單來說，數字孿（luán）生由4種技術構成：

數字孿生（shēng）在（zài）現代工廠中的作用（yòng）

在製造業中，數字（zì）孿生的主要好（hǎo）處是能夠（gòu）自動提供（gòng）關於設備或產品性能的全麵信息，而無需員工參與。更（gèng）重要的是，利用當今的計算能力，工廠（chǎng）可以使用先進的機器學習算法快速分析物理孿生提供的數據，並將其轉化（huà）為可操（cāo）作的見解。在數字孿生出現之前，這樣的製造（zào）業控製水（shuǐ）平是無法實現的（de）。

製（zhì）造業（yè）是一個看起來很複雜的行業。工廠通常具有高（gāo）度複雜的機械部件，它們不斷（duàn）地相互作（zuò）用。這種複雜（zá）性使我們無法了解生產（chǎn）現場哪些地方需要（yào）改進（jìn），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（luán）生係統，製造商可以積（jī）累有關係統（tǒng）性能的重要見解，並對工廠的工（gōng）作流程進行循證調整。更重要的是（shì），現代傳感器可（kě）以收集（jí）從（cóng）濃度和溫（wēn）度到（dào）工廠一般環境條件等各種特（tè）征的數據。

借助傳感（gǎn）器，數字孿生可以監測製造工廠以外的資產。例如，汽車工（gōng）廠可以評估各種（zhǒng）汽車部件在極（jí）端條件下的磨損或（huò）性能（néng）。這（zhè）些見（jiàn）解可用於增強未來的（de）產品設計。數字孿生還使製造商能夠在（zài）沒有任何經濟風險的情況下試驗非常（cháng）規設（shè）計決策，並推（tuī）動創新。

簡而言（yán）之，數（shù）字孿生使製造商能夠克（kè）服傳統挑戰，並（bìng）同時實現各種業務需求。

製造（zào）業中的主流數字孿生用例

在製造環境（jìng）中，數字孿生可以以多種方式（shì）應用。讓我們來探索一些世（shì）界領先的製造公司是如（rú）何利用數字孿生的。
 

尤其（qí）是意識到（dào）對藥物和疫苗的需求（qiú）日益增（zēng）長，Atos、葛蘭素史克和西門子聯（lián）手改（gǎi）造製藥行（háng）業。

傳統上，製藥公司隻能在產品（pǐn）製（zhì）成後才能評估產品的質量，這意味著如果質（zhì）量低，則必須（xū）丟棄整批產品，從而造成時間和材料的浪費。數字孿生允許在生產過程中評估產品質（zhì）量（liàng），幫助製造商及時調整操作並滿足質（zhì）量標準。

Atos與西門子合作實施了一個數（shù）字孿（luán）生係統，用於收集有關疫苗製造流程每個階段的數據。這（zhè）種數字孿生使製藥公司能夠顯著提高產品質量、降低成本（běn）並縮短上市（shì）時間（jiān）。更重要（yào）的是，製藥公司現在（zài）還可以模擬生產中的變化，並清楚地看到它們將（jiāng）如何（hé）影響最終產品。
 

為了滿足對（duì）其行業（yè）領先的螺杆式壓縮機不斷增長的需求，Kaeser 決定將（jiāng）數字孿生集成到他們的新（xīn）生產設施中（zhōng）。在 Kaeser 的案例中，產品必須滿足特定客（kè）戶的需求，這大大增加了質量控製的複雜性。他（tā）們的（de）壓（yā）縮係統有相當（dāng）多的參數需（xū）要為每個客戶單獨進行定製。更重要的是，根據環境的不（bú）同，Kaeser 的（de）客戶可以在空氣和水冷卻係統之（zhī）間進行選擇，並在他（tā）們的壓縮機上添加幹燥器或熱回（huí）收係統。

在數字孿生的幫助下，Kaeser 的員工可以在產品組裝前（qián）確定準（zhǔn）確的產品測試程序。一旦壓縮機離開裝配線，按下按（àn）鈕即可啟動（dòng）測試程序。如果其餘結果不符（fú）合要求的標準（zhǔn），係統會通知操作員手（shǒu）動調整壓縮機參數。

Kaeser也在工廠之外使用數字孿生係統，每一台銷售出去的壓縮空氣係統也由數字孿（luán）生虛擬（nǐ）複製。這使得操作員（yuán）可（kě）以監測每台壓縮機的狀態，從而遠（yuǎn）程檢（jiǎn）測潛在故障並及時維護。這大（dà）大延長（zhǎng）了（le）產品的壽命，提（tí）高（gāo）了客戶滿意度，並（bìng）降低了維護成本。
 

在豪華汽車的生產上，在質量方麵不能有妥協的餘地。另一方麵，細致的質量（liàng）控（kòng）製可能相當耗時。因此，為了加快汽（qì）車開發流程，世界上著名的汽車製造商之（zhī）一瑪莎拉蒂與西門子合作，將數字孿生集成到其製造流程中。

在西門（mén）子PLM 軟件的幫助下，瑪（mǎ）莎拉蒂工程師現在可以使用汽車虛擬副本中（zhōng）的數據來不斷（duàn）優化（huà）他們的開（kāi）發。例如，評估車輛空氣（qì）動力學的傳統方法需要構建汽（qì）車的物理原型，並（bìng）將其放置在風洞中。借助數字（zì）孿生，可以虛擬運行此類測試，從而顯著降低成本，並允許對（duì）汽車的空氣動力學進行更精細的（de）實驗。

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

最初，總部位於巴西的農（nóng）業機械製造商 Stara 旨在應用數字（zì）孿生來提高性能，並優化其農業（yè）機械的維護。在拖拉機和其（qí）他（tā）農業機械上安裝了（le）物聯網（wǎng）傳感器後，他（tā）們能夠監測拖拉機的路徑、速度、油耗和發動機狀況（kuàng）。這使Stara能（néng）夠預（yù）測機械故障，並延長設備正常運行時（shí）間。

在利用數字孿生的優勢來提高性能的同時，Stara 發現這項技術還可以優（yōu）化農民對機械的使用。嵌入式物聯網傳感器現在可以收集天氣和土壤特性數據（jù），幫助農民確定種植作物（wù）的最佳條件。
 

在輪胎製造（zào）公司中實施數字孿生，無需構建（jiàn）原型，即可促進產品工程和測試。除了縮短（duǎn）上市時間和減少（shǎo）開發成（chéng）本外，消除物理原型還能讓（ràng）製造商和組織減少由（yóu）原型浪費而（ér）引起的負麵環境影響。

更（gèng）重要的是，事實證明，對於（yú）輪胎製造公司來說，數字孿生對簡化與其他汽車公司（sī）的（de）合作尤其有益。例如，世界領先的輪胎製造商普利（lì）司通現在使用數字孿生與其合作夥伴共享即將推（tuī）出的產（chǎn）品的虛擬（nǐ）複製品，以獲得批準。知名輪胎製造商米其林的（de）數據科學總監也聲稱，數字孿生在構建高效合作生態係（xì）統（tǒng）方麵具有巨（jù）大潛（qián）力，使組織能夠無縫地（dì）相互共享開發數據（jù）。

而米其林則使用數字孿（luán）生來測試各種輪（lún）胎設計（jì）。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（tāi）行為，以確定最佳胎麵（miàn）花紋設計。西門子可以說是汽車行業最受歡迎的數字孿生技術提供商，其工程師也聲稱（chēng），可以模（mó）擬輪（lún）胎在不同路麵和不同天氣條件下的性能。

最（zuì）後的想法

不可否認，數字孿生是製造業中（zhōng）的關鍵技術。它在創（chuàng）造價值、縮短上市時間、優化工廠（chǎng）設（shè）備（bèi）和成品性能，以及提（tí）供洞察力方麵的能力是任何其他解決方案都無（wú）法比擬的。隨（suí）著成本的降低、供應商數量的增加，以及構（gòu）成數字孿生的先進技術的可獲得性的提高，集成數字孿生應該是（shì）全球（qiú）製造商的下一個必然步驟。
然而，同樣值得注意的是，那些擁有高度（dù）複雜流程、優先考慮創新（xīn）、改（gǎi）進或擴大產（chǎn）品範圍的公（gōng）司將從數（shù）字（zì）孿生中受益最多。不過（guò），這項技術絕不便宜，也（yě）不易於實施（shī），因為它通常需要（yào）對（duì）組織架構進行徹底改（gǎi）造，並對製（zhì）造工（gōng）作流程進行（háng）相（xiàng）當大（dà）的調整。
 

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