數(shù)字孿生是對(duì)象、產(chǎn)品、設(shè)備、人員、過(guò)程、供應(yīng)鏈乃至整個(gè)業(yè)務(wù)生態(tài)系統(tǒng)的精確虛擬副本。它是由物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感器技術(shù)派生而來(lái)的數(shù)據(jù)創(chuàng)建的，該技術(shù)附加到或嵌入到原始對(duì)象中。這種與云連接的數(shù)據(jù)允許實(shí)時(shí)查看對(duì)象發(fā)生的結(jié)構(gòu)和操作視圖，從而使工程師可以監(jiān)控系統(tǒng)并為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模。在對(duì)原始系統(tǒng)進(jìn)行任何更改之前，可以對(duì)數(shù)字孿生體進(jìn)行調(diào)整，以查看系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中的變化。
 

“數(shù)字孿生不僅僅是一個(gè)藍(lán)圖或示意圖，它還結(jié)合了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的實(shí)時(shí)仿真和一組執(zhí)行控制，”技術(shù)顧問(wèn)兼顧問(wèn)Daniel Araya說(shuō)。數(shù)字孿生既可以用作交互式仿真，又可以用作一組管理工具，可以管理設(shè)備，系統(tǒng)和機(jī)器，同時(shí)可以收集數(shù)據(jù)以提高性能?！?/span>

 
隨著越來(lái)越多的公司采用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生技術(shù)變得越來(lái)越流行。德勤（Deloitte）估計(jì)，到2023年，數(shù)字孿生的全球市場(chǎng)將以38％的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，達(dá)到160億美元。

以下是數(shù)字孿生用于改善制造運(yùn)營(yíng)的七個(gè)方面。

1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)

數(shù)字孿生在設(shè)計(jì)階段可以是虛擬原型，可以進(jìn)行調(diào)整以測(cè)試不同的仿真或設(shè)計(jì)，然后再投資購(gòu)買(mǎi)實(shí)體原型。通過(guò)減少將產(chǎn)品投入生產(chǎn)所需的迭代次數(shù)，可以節(jié)省時(shí)間和成本。 

2.工藝優(yōu)化

生產(chǎn)線上的傳感器可用于創(chuàng)建工藝過(guò)程的數(shù)字孿生并分析重要的性能指標(biāo)。對(duì)數(shù)字孿生體的調(diào)整可以被確定是優(yōu)化產(chǎn)量、減少差異并幫助進(jìn)行根本原因分析的一種新方法。 
 

3.質(zhì)量管理

在生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)控和響應(yīng)來(lái)自IoT傳感器的數(shù)據(jù)對(duì)于保持最高質(zhì)量和避免返工至關(guān)重要。數(shù)字孿生模型可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的每個(gè)部分進(jìn)行建模，以識(shí)別發(fā)生誤差的位置，或者可以使用更好的材料或流程。

4.供應(yīng)鏈管理

供應(yīng)鏈和物流/分銷(xiāo)公司依靠數(shù)字孿生來(lái)跟蹤和分析關(guān)鍵性能指標(biāo)，例如包裝性能、車(chē)隊(duì)管理和路線效率。它們對(duì)于零庫(kù)存生產(chǎn)或按序生產(chǎn)以及分析分銷(xiāo)路線特別有用。

5. 預(yù)測(cè)性維護(hù)

用于單個(gè)設(shè)備或制造過(guò)程的數(shù)字孿生可以識(shí)別出在嚴(yán)重問(wèn)題發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)防性維修或維護(hù)的變化幅度。它們還可以幫助優(yōu)化負(fù)載水平、工具校準(zhǔn)和循環(huán)時(shí)間。

6. 跨學(xué)科合作

來(lái)自數(shù)字孿生的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)隨時(shí)可用，可以輕松地跨學(xué)科共享，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)作，改善溝通和更快地制定決策。工程、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)都可以使用相同的數(shù)據(jù)一起工作，以做出更明智的決策。

7.分析客戶體驗(yàn)

數(shù)字孿生通常用于隨著時(shí)間的推移收集數(shù)據(jù)，從而提供對(duì)產(chǎn)品性能、分銷(xiāo)和最終用戶體驗(yàn)的深刻理解。這些數(shù)據(jù)可用于幫助工程師和設(shè)計(jì)師改善客戶對(duì)產(chǎn)品的響應(yīng)，特別是通過(guò)定制化和易用性方面。
 

數(shù)字孿生與制造業(yè)的未來(lái) 

隨著企業(yè)學(xué)習(xí)如何使用數(shù)字孿生來(lái)提高生產(chǎn)率和降低成本，數(shù)字孿生只會(huì)越來(lái)越受歡迎。一項(xiàng)2020年的市場(chǎng)研究表明： 

• 到2025年，多達(dá)89％的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將包含數(shù)字孿生

• 到2027年，數(shù)字孿生將成為IoT的標(biāo)準(zhǔn)功能

• 各個(gè)行業(yè)中將近36％的高管了解數(shù)字孿生的好處，其中大約一半的人計(jì)劃到2028年在其業(yè)務(wù)中使用數(shù)字孿生

Araya補(bǔ)充說(shuō)：“隨著物聯(lián)網(wǎng)對(duì)大數(shù)據(jù)和大量的數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)的訪問(wèn)的增加，高保真數(shù)字孿生也變得更加易于創(chuàng)建和維護(hù)。展望未來(lái)，數(shù)字孿生技術(shù)正在成為革新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵軟件工具之一?！?nbsp;

轉(zhuǎn)自： 極端制造IJEM 公眾號(hào)

原文：美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)

作者：馬克·克勞福德（Mark Crawford）