“數(shù)字孿生”在過去幾年已成為一個流行詞。但到底什么是“數(shù)字孿生”？顧名思義，數(shù)字孿生就是指對物理對象的數(shù)字克隆。兩者的關(guān)系就像是一副真實畫作和它的數(shù)字掃描版。可以利用數(shù)字孿生技術(shù)實時查看所述對象的所有相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)所研究系統(tǒng)的情況，可追蹤和測量特定的傳感器，還可復(fù)制系統(tǒng)環(huán)境（道路、天氣、周圍物體或系統(tǒng)等）。

對汽車業(yè)來說，數(shù)字孿生的價值主要在于運行模擬。 在模擬器中模擬碰撞測試、自動駕駛和其他場景比使用實體車輛在真實環(huán)境中進行測試更容易（成本更低）。 利用人工智能和機器學(xué)習(xí)（AI/ML），虛擬數(shù)字孿生可在物理孿生出現(xiàn)問題前幫助發(fā)現(xiàn)這些問題。這意味著人們可以在真實世界中的物理孿生出現(xiàn)問題時盡快予以維護。

下面來看一些具體應(yīng)用：

研發(fā)新車

汽車行業(yè)中的數(shù)字雙孿生技術(shù)可應(yīng)用于多個領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計階段，無論是車輛還是機械臂設(shè)計。從車輛設(shè)計角度看，利用數(shù)字孿生技術(shù)進行開發(fā)設(shè)計更可靠。

以電動車為例，為新原型的能耗建模是非常重要的。清楚了解車輛表現(xiàn)（如電池管理系統(tǒng)（BMS），車輪和胎壓）有助于工程師有效完善設(shè)計。能夠在限制熱沖擊或電磁影響的同時優(yōu)化線路布局，這有助于減輕車輛重量，降低成本。在考慮電池能耗時，首先要想到的要素是電池的充電狀態(tài)。

但實際上，汽車的空氣動力學(xué)也會對能耗產(chǎn)生巨大影響（不僅僅是電動汽車，所有的汽車都是如此）。憑借計算流體力學(xué)模擬技術(shù)，設(shè)計師可以最大限度優(yōu)化車輛的空氣動力學(xué)設(shè)計。原始設(shè)備制造商就是利用這種方法計算汽車的最低風(fēng)阻系數(shù)。

工廠和供應(yīng)鏈模擬

數(shù)字孿生還可幫助優(yōu)化生產(chǎn)流程。原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商必須考慮整個供應(yīng)鏈才能簡化各項操作，包括制造限制。從工廠的角度而言，機械臂的設(shè)計，供應(yīng)鏈和輸送設(shè)備的發(fā)展非常重要。公司也可以利用擴展的數(shù)字雙孿生模型模擬其供應(yīng)鏈，并運行AI/ML模型來測試不同的場景。

能夠在設(shè)計工廠機器時預(yù)測傳感器的最佳位置，不僅可以在使用時節(jié)省時間，還可節(jié)省相關(guān)組件，優(yōu)化材料。此外公司也可以利用擴展的數(shù)字雙孿生模型模擬其供應(yīng)鏈，并運行AI/ML模型來測試不同的場景。

自主駕駛模擬

在汽車行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)也可在系列生產(chǎn)階段發(fā)揮作用。 憑借數(shù)字孿生技術(shù)，制造商可利用 AI/ML 計算實時模擬自主駕駛（AD）算法。使用模擬環(huán)境驗證 AI/ML 算法可以讓工程師和開發(fā)人員確定它們是否安全。如果所述算法可在模擬現(xiàn)實世界的數(shù)字環(huán)境中通過數(shù)萬公里的測試，即可安全應(yīng)用于物理原型。

物理測試需要時間，在實際應(yīng)用中，我們可以并行加快和運行模擬，從而在考慮了應(yīng)用重力、重量和物理碰撞的的逼真模擬環(huán)境中完成數(shù)千小時的駕駛。 數(shù)字孿生技術(shù)有助于更好地監(jiān)控該計算，并確定哪些特定場景需要進行深入模擬。例如，一些自主駕駛的現(xiàn)實情形很難再現(xiàn)，但對傳感器和算法的優(yōu)化很有幫助。

物理原型不會被完全取代，但我們可利用真實物理傳感器（即：相機、激光定位器等）的數(shù)字模型進行數(shù)字模擬，這樣就不必在開放世界的開發(fā)過程中運行無法預(yù)見的情境。這樣不僅可以節(jié)省大筆開支，還可以減少與其他車輛、行人等發(fā)生交通事故的風(fēng)險。

預(yù)見性維護

數(shù)字孿生技術(shù)采用實時車輛傳感器數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)預(yù)見性維護。如今，許多車企使用這一組合監(jiān)測傳感器（如安全氣囊的觸發(fā)展開裝置），以及獲取車輛或工廠機器各類部件的磨損狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣做不僅可以節(jié)省大量時間和成本（不再因故障停工、庫存和資源可提前安排）還可以最大限度降低廠內(nèi)事故風(fēng)險，減少車輛設(shè)計缺陷，同時持續(xù)獲取每一關(guān)鍵（安全相關(guān)）和非關(guān)鍵系統(tǒng)元素的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

汽車行業(yè)的強大推動因素

數(shù)字孿生技術(shù)可為處于汽車生命周期不同階段的車企提供各類幫助。 在開發(fā)階段，可利用數(shù)字孿生技術(shù)模擬和優(yōu)化汽車的概念、布線、重量、空氣動力學(xué)設(shè)計和整體結(jié)構(gòu)，而不需要測試物理原型的這些變量，從而幫助原始設(shè)備制造商降低成本。

在制造階段，它有助于優(yōu)化設(shè)備布局、維護以及制造過程中每一步的規(guī)定運行。在系列生產(chǎn)階段，它可以幫助預(yù)測磨損、缺陷，還可以用于重現(xiàn)實體車輛面臨的真實場景。







審核編輯：劉清