一个仍然由传统制造业驱动的世界
尽管我们生活在一个日益数字化的世界中，但传统制造业对我们的经济仍然至关重要。根据美国制造商协会(NAM)于2021年进行的一项研究，制造业每年占美国经济产出的10.94%，雇用超过 1200 万人。
然而，长期以来，制造业一直受到限制的阻碍：例如持续维护高价的机器、遵守不断发展的法规准则，优化工厂绩效已成为一项重大挑战。
但随着被称为智能数字孪生技术的出现，这一切都在迅速改变。在本文中，我们将揭示数字双胞胎如何影响制造业，以及实现数据孪生技术是未来非常重要的部分。
什么是数字孪生？
数字孪生被定义为物理对象、过程或环境的精确虚拟展示。换句话说，它是一个复杂的软件模型，可作为材料对应物的数字再创造。
数字孪生的概念于1992年提出，几年后在制造业中得到普及。但直到2010年，NASA才成为第一个成功采用该技术并用于改进航天器模型的组织。
从那时起，数字孪生的实际应用数量急剧增加。 
事实证明，创建拥有外观相同且行为相同的物理对象数字版本的能力已被证明是必不可少的。复杂的算法可以可靠地检测异常，预测维修，优化使用和寿命，并模拟性能。
因此，数字孪生对于克服几十年来困扰制造商天花板效应有很大帮助。通过VR耳机或桌面访问的虚拟3D展示是对于减少停机时间、提高工厂效率是一个极佳的解决方案。

工作中如何实现数字孪生？

抛开技术细节不谈，实现数字孪生相当简单。

第一步是构建虚拟世界。例如，在制造业中，有关实体工厂及其设备的蓝图数据被输入3D映射程序，生成精确的虚拟环境。接下来，实时监视器和传感器用于从机器中提取动态性能数据。
随着工作模型的完成，是时候利用人工智能 (AI) 和机器学习 (ML)的力量了。高级算法通过“观察”数字双胞胎和“学习”来区分正常和异常的性能行为，从而建立操作基线。
传统上，大多数监控系统只会单独提供有关每台设备的信息。在缺乏整体方法的情况下，它很快变得难以管理并且容易忽视重要线索。
然而，数字双胞胎在其环境范围内以及与其他机器相关的机器数据中聚合。这可以为您的整体运营提供一个统一、有凝聚力和全面的画面，从而获得可行的洞察力。
数字孪生如何改变当今的制造业

要完全掌握数字孪生的概念，我们需要在工作中看到它。这需要我们去德国美丽的巴伐利亚小镇雷根斯堡进行一次小旅行。雷根斯堡被广泛认为是欧洲保存最完好的中世纪小镇。一个鲜为人知的事实是，雷根斯堡不仅拥有一个，而且还拥有两个巨大的宝马生产设施。

第一个设施正是您所期望的：一个每天生产 800 辆新车的实体工厂。第二个设施的外观和行为与第一个完全相同——唯一的区别是它完全存在于数字以太中。
事实上，宝马工厂的数字双胞胎模拟了生产过程的每个部分：工人的化身将设备运送到生产线，技术人员塑造每辆车的金属框架，质量控制专家仔细检查每个组件。
通过屏幕或虚拟现实 (VR) 耳机访问的数字副本被认为是现实生活中的虚拟副本，它一直是减少浪费、设计复杂技术计划、升级基础设施和应对气候变化的重要工具。但汽车制造业并不是唯一歌颂数字孪生技术的行业。

在医疗保健领域，数字双胞胎被用来精确复制在现实生活中难以研究的内部器官。与此同时，在航空航天业，国防承包商利用数字制造能力为美国空军设计和制作下一代战斗机原型。 

不乏现实生活中的例子。很明显，自从第一次工业革命用蒸汽取代人力以来，双胞胎如何比任何其他技术都更能改变制造业。
为什么数字孪生对制造业至关重要？
维护昂贵的机器需要大量的关心和关注。面对不断变化的工作条件和紧迫的交货期限，这尤其困难。尽管有软件解决方案的帮助，许多制造商在生产力和生产时间方面都遇到了难以逾越的优化天花板。
但数字双胞胎正在改变游戏规则，帮助制造商在各个层面优化效率、价值和创新。这是通过根据工厂的许多元素和动态提供对工厂完整运营状态的实时洞察来实现的。结果是：

• 减少停机时间
• 提高安全性
• 增加吞吐量
• 预测性维护
• 减少排放
• 缩短交货周期
• 降低生产成本
• 提高产品质量

毫不奇怪，数字双胞胎在制造业中越来越普遍。对于处理供应短缺的昂贵物理组件的组织来说尤其如此，例如航空航天、医疗保健、汽车、城市规划和建筑行业。

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