隨著新一代信息技術與實體經濟的加速融合，工業數字化、網絡化、智能化演進趨勢日益明顯，催生了一批制造業數字化轉型新模式、新業態，其中數字孿生日趨成為產業各界研究熱點，未來發展前景廣闊。IDC預測，到2020年全球頭部600家企業都會使用數字孿生來提供產品創新，到2023年數字孿生市場規模將達到157億美元，并以38%復合年增長率增長。

一、何謂數字孿生？

數字孿生是一個新名詞，很多人對它還不熟悉。根據國際定義，數字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，綜合多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，以反映相應物理設備的全生命周期過程。

數字孿生簡單來講，是將物理對象以數字化方式在虛擬空間呈現，模擬其在現實環境中的行為特征。虛擬和現實二者之間形成了一個閉環的互動，鴻溝不再存在。工業史上第一次，人類有機會徹底點亮一個黑暗、無言的影子世界。對于人們熟悉的產品、生產和服務，數字孿生無疑是一門重要而合手的戰略性技術，而基于數字化雙胞胎的數字企業，自然也就呼之欲出。

二、數字孿生的作用

數字孿生可以通過設計工具、仿真工具、物聯網、虛擬現實等各種數字化的手段，將物理設備的各種屬性映射到虛擬空間中，形成可拆解、可復制、可轉移、可修改、可刪除、可重復操作的數字鏡像。這極大的加速了操作人員對物理實體的了解，激發模擬仿真、批量復制、虛擬裝配等設計活動。

過去，在沒有數字化模型幫助之下，制造一件產品要經歷很多次迭代設計。現在，采用了數字化模型的設計技術，就可以在虛擬的三維數字空間輕松地修改部件和產品的每一處尺寸和裝配關系，這使得幾何結構的驗證工作和裝配可行性的驗證工作大為簡單，大幅度減少了迭代過程中物理樣機的制造次數、時間，以及成本。

此外，數字孿生還可以通過采集有限的物理傳感器指標的直接數據，借助大樣本庫，通過機器學習推測出一些原本無法直接測量的指標。由此實現對當前狀態的評估、對過去發生問題的診斷，以及對未來趨勢的預測，并給予分析的結果，模擬各種可能性，提供更全面的決策支持。

數字孿生作為數字化的基礎技術可以滲透到很多行業當中，在這里我們以制造行業為例介紹數字孿生的。

三、數字孿生技術在制造業的應用：

數字孿生最初是為了在制造業中應用而誕生的，因此制造業也是目前數字孿生應用的主戰場。數字孿生技術貫穿了從制造到服務和運營的整個產品生命周期中。

在制造階段：通過數字化手段構建起來的虛擬生產線，將產品本身的數字孿生同生產設備、生產過程等其他形態的數字孿生高度集成起來，實現如下的功能：

生產過程仿真：在產品生產之前，就可以通過虛擬生產的方式來模擬在不同產品、不同參數、不同外部條件下的生產過程，實現對產能、效率以及可能出現的生產瓶頸等問題的提前預判，加速新產品導入的過程;

數字化產線：將生產階段的各種要素，如原材料、設備、工藝配方和工序要求，通過數字化的手段集成在一個緊密協作的生產過程中，并根據既定的規則，自動的完成在不同條件組合下的操作，實現自動化的生產過程；同時記錄生產過程中的各類數據，為后續的分析和優化提供依據。

關鍵指標監控和過程能力評估：通過采集生產線上的各種生產設備的實時運行數據，實現全部生產過程的可視化監控，并且通過經驗或者機器學習建立關鍵設備參數、檢驗指標的監控策略，對出現違背策略的異常情況進行及時處理和調整，實現穩定并不斷優化的生產過程。

來源：好運達智創科技