什么是数字孪生？谁在使用这项技术

科技进步推动了人类生产力的提升，同时令行业竞争也越来越激烈。当前机器制造商普遍面临着同一个难题，如何灵活、快速和更便宜地交付设备？机器的设计、生产和试验是一个漫长的过程，这个周期可能是数年甚至十年以上，试问有多少客户愿意等待这么长的时间？

以市场为导向的个性化制造已成为重要趋势，现代制造业必需拥有快速生产的能力，同时保证生产线能灵活地处理不同的生产需求。那么，数字孪生为机器设备商提供了一种绝佳方法，让设备的研发和生产高效更高。

什么是数字孪生？目前在工业场景可以看到3D设计和虚拟装配等都是数字孪生技术，其实它就是物理产品的一个虚拟模型，也就是把产品和生产过程都在计算机中模拟实现，以验证设计方案的可行性。

数字孪生又叫数字双胞胎，它结合了3D计算机辅助设计和模拟软件的技术，从产品的设计到试生产阶段都可以进行和真实环境一样的试验，从而保证生产的顺利进行，也降低了产品创新的风险。当设计出现缺陷时，能够在虚拟试验中发现并改进。

数字孪生有多重要？

近年来，人工智能、物联网、大数据、3D打印、增强现实等技术不断突破，推动了各个行业的创新发展，而在竞争激烈的环境下唯有创新才能赢得市场机遇。然而，创新是痛苦的，因为找到成功方法之前需要经历许多失败。

因此，在研发过程引入虚拟模型即数字孪生技术，将可以快速发现所有故障，无需打样进行真实的试验，这样能节省大量的宝贵时间。以虚拟的方式进行产品设计和生产试验，不需要花费成本进行真实的测试，这是一种便宜的方式，能为工厂节省不少成本。

数字孪生在工业应用的一个好处是提升运营效率，通过虚实结合的方式，实时监控生产过程，包括设计、生产等环节。其次，可以用于模拟训练，工人上岗之前，可以在虚拟环境中进行模拟操作训练，这样就不会让错误影响到真实生产。

此外，数字孪生可以用于设备的维护，对工厂里的设施例如电机、压缩机等进行数据采集，通过数据侦测来发现故障趋势，从而提前进行维护以减少停机时间。维护工作人员利用数字模型能更快找到问题的根源，了解设备的结构和进行快速维护。

还有，数字孪生带来的一个重大好处是安全性，例如炼油厂、化工厂、天然气工厂和发电站等环境充满着未知道的危险，工作中有可能发生火灾、爆炸和气体泄露等事件。数字孪生可以让工作人员了解所有的安全程序，并预测出潜在风险和改进方案。

谁在使用数字双胞胎？

目前拥有数字化工业软件产品的公司主要有西门子、达索、PTC、SAP、贝加莱、ABB、罗克韦尔自动化等企业，这些公司正在积极推动工业的数字化转型，为工厂用户提供全面的数字化生产解决方案。其中，西门子拥有Teamcenter、NX和Tecnomatix等数字化软件产品，是技术领先的厂商之一。

贝加莱在去年把industrialPhysics 3D模拟工具集成到Automation Studio的工程环境中，其用户可以将CAD的数据直接导入仿真工具，快速生成数字孪生模型。而罗克韦尔自动化也收购了一家英国的仿真软件厂商Emulate3D，该产品可以将CAD信息与控制系统逻辑结合，以进行数字化仿真测试。

数字双胞胎的好处越来越多地被制造业认可，它的主要应用包括飞机行业、汽车制造、城市建筑、船舶、轨道交通等领域。对于重资产设备厂商来说，数字孪生的意义重大，一个设计上的失误可能会导致整个企业的消亡，而数字化软件可以最大限度避免这种情况的发生。

数字孪生的应用案例有很多，例如通用电气使用数字化产品进行风电设备状况监测，波音和空客利用数字化软件进行飞机的设计制造，而劳斯莱斯使用数字孪生来生产发动机，以及起亚和现代汽车正在引入虚拟装配的技术。此外，还有庞巴迪、普惠、雷神和洛克希德·马丁等等都已经在使用数字孪生。

在数字化技术的支持下，企业可以大胆地进行创新，将一些先进的理念和前沿的技术加到新产品中，而不必担心产品更新的风险。虚拟与现实结合，新项目的落地应用速度将加快，有利于企业推出更有竞争力的产品。