數(shù)字雙胞胎的概念并不是個新鮮詞兒。但就像工業(yè)4.0的許多事務(wù)一樣，數(shù)字雙胞胎的出現(xiàn)越來越頻繁，這是技術(shù)融合的結(jié)果。多虧了云計算、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、先進(jìn)的模擬和大量的計算，數(shù)字雙胞胎無疑是一種需要關(guān)注的新興技術(shù)，業(yè)界正花費大量資金來跟上其發(fā)展。

“產(chǎn)業(yè)4.0”術(shù)語編寫組的定義為：利用先進(jìn)建模和仿真工具構(gòu)建的，覆蓋產(chǎn)物全性命周期與全價值鏈，從根基材料、計劃、工藝、制作和利用保護(hù)全部環(huán)節(jié)，集成并驅(qū)動以統(tǒng)一的模子為核心的產(chǎn)物計劃、制作和保障的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。 經(jīng)由進(jìn)程闡發(fā)這些概念可以或許發(fā)現(xiàn)，數(shù)字紐帶為產(chǎn)物數(shù)字孿生體供給訪問、整合和轉(zhuǎn)換才能，其目標(biāo)是貫通產(chǎn)物性命周期和價值鏈，完成全面追溯、雙向共享/交互信息、價值鏈協(xié)同。

“數(shù)字化雙胞胎”是指以數(shù)字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，對產(chǎn)品、制造過程乃至整個工廠進(jìn)行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造的生產(chǎn)效率。

“數(shù)字化雙胞胎包括產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎，生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎和設(shè)備數(shù)字化雙胞胎，各自的專業(yè)技術(shù)集成為一個數(shù)據(jù)模型，并將PLM(全生命周期管理軟件)，MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))和TIA(全集成自動化)集成在TEAMCENTER數(shù)據(jù)平臺下，供應(yīng)商也可以根據(jù)需要被納入平臺，實現(xiàn)價值鏈數(shù)據(jù)的整合”。

“數(shù)字化雙胞胎”(Digital Twin)幫助企業(yè)在實際投入生產(chǎn)之前即能在虛擬環(huán)境中優(yōu)化、仿真和測試，在生產(chǎn)過程中也可同步優(yōu)化整個企業(yè)流程，最終實現(xiàn)高效的柔性生產(chǎn)、實現(xiàn)快速創(chuàng)新上市，鍛造企業(yè)持久競爭力。 數(shù)字化雙胞胎的實現(xiàn)有兩個必要條件，即一套集成的軟件工具和三維形式表現(xiàn)。 “數(shù)字化雙胞胎”已成為制造企業(yè)邁向工業(yè)4.0的解決方案。方案提出者可以支持企業(yè)進(jìn)行涵蓋其整個價值鏈的整合及數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實施直至服務(wù)的各個環(huán)節(jié)打造一致的、無縫的數(shù)據(jù)平臺，形成基于模型的虛擬企業(yè)和基于自動化技術(shù)的現(xiàn)實企業(yè)鏡像。數(shù)字化雙胞胎模型具有模塊化、自治性和連接性的特點，可以從測試、開發(fā)、工藝及運維等角度，打破現(xiàn)實與虛擬之間的藩籬，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)生產(chǎn)、管理、連接的高度數(shù)字化及模塊化。

5月2日報道 西班牙4月27日發(fā)表文章稱，數(shù)字雙胞胎是當(dāng)今社會及其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵概念，但它起源于上世紀(jì)80年代的美國國家航空航天局(NASA)。創(chuàng)建我們幾乎一無所知的太空場景的復(fù)制模型，在其中進(jìn)行系統(tǒng)和機(jī)制模擬，這樣既不會危及人類生命也不承受不菲的成本。

那么，可不可以設(shè)計人類的數(shù)字版本，幫助預(yù)測和避免疾病呢?不僅僅如此。在衛(wèi)生領(lǐng)域，數(shù)字雙胞胎還可被用來評估對即將實施治療的反應(yīng)，在當(dāng)前新冠大流行的背景之下，這種場景復(fù)制非常重要。這似乎是未來的事情，但是數(shù)字雙胞胎的發(fā)展突飛猛進(jìn)，這是實體與虛擬之間的完美“匹配”。

數(shù)字雙胞胎是虛擬副本，例如在工業(yè)設(shè)施中，它可以根據(jù)實時信息模擬生產(chǎn)過程。西班牙萊普索爾公司在西班牙、挪威、美國和巴西已使用這種技術(shù)，用來模擬新設(shè)施的項目或監(jiān)視資產(chǎn)的表現(xiàn)。

到2023年，全球數(shù)字雙胞胎市場預(yù)計將達(dá)到150億美元，2017年至2023年的復(fù)合年增長率(CAGR)為37%。通用電氣、IBM和微軟等主要公司正在使用數(shù)字雙胞胎技術(shù)來優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)、執(zhí)行預(yù)測性維護(hù)和健康監(jiān)控，以及設(shè)計新產(chǎn)品。Gartner將數(shù)字雙胞胎列為2019年十大技術(shù)趨勢之一，并指出這項技術(shù)的重點將是物聯(lián)網(wǎng)。

與任何新興技術(shù)一樣，在廣泛采用數(shù)字孿生技術(shù)之前，還需要克服一些障礙。仍有一些技術(shù)挑戰(zhàn)需要解決，包括共享模型IP、需要對詳細(xì)物理模型更快速、更準(zhǔn)確地系統(tǒng)級表達(dá)，以及與現(xiàn)有的IIoT平臺的連接/部署能力(大規(guī)模地)。

與許多新興技術(shù)相比，商業(yè)數(shù)字雙胞胎應(yīng)用實際上來自該領(lǐng)域的一些最大公司。例如，作為噴氣發(fā)動機(jī)制造流程的一部分，通用電氣在內(nèi)部開發(fā)了數(shù)字雙胞胎技術(shù)，現(xiàn)在正在向客戶提供專業(yè)知識，另一家大力參與制造的工業(yè)巨頭西門子也是如此。為了不被這些工廠供應(yīng)商超越，作為物聯(lián)網(wǎng)推動的一部分，IBM正在營銷數(shù)字雙胞胎技術(shù)，而微軟則正在Azure 下提供自己的數(shù)字雙胞胎平臺。