目前，制造業正在經歷著重大轉型，多國政府為推動制造和生產效率的提高也出臺了相應的政策，例如我國的“中國制造2025”，德國的“工業4.0”。這其中，許多流程和自動化改進都是使用工業物聯網（IIoT）技術實現的。通過在整個工業流程和生產資產上實施和執行，分析和控制系統可以優化單個流程并實時提高生產效率。

有了從生產車間及設備上獲取的實時信息，工廠管理將從數據產生的業務洞察力中受益。然而，預測和模擬實物資產的進一步潛在效率改進只能到此為止。有望提供更高生產效率的最新趨勢是數字孿生。什么是數字孿生？它可以提供什么，以及企業如何實施數字孿生解決方案？本文帶你一探究竟~

數字孿生技術

數字孿生可以代表很多東西，這是一個包羅萬象、具有廣泛的定義術語。如前所述，你可以創建人機交互工作流程的數字孿生，也可以創建一個系統的數字孿生。比如機場行李處理操作流程的數字孿生，或是工業自動化過程中單個機器人的數字孿生。機器人設計團隊可以通過數字孿生，來優化機器人后續的研發和運營。

圖.工業自動化過程中單個機器人也可以實現數字孿生(全景網)

無論您創建什么事物的數字孿生，它都有可能為您提供前所未有的啟發。數字孿生是一種虛擬實體，因為它是在軟件中依托大量數據創建的。從另一個角度來看，它是物理實體的數字模型。與系統或流程一樣，對業務的更深入理解，可以幫忙工廠發現潛在可改進的問題或新的商機。

過去，數字孿生是制造流程的數字副本，企業通過在線仿真、模擬流程的不同運行方式，達到降低成本、提前規劃的目的。然而，創建物理資產的虛擬實體需要海量的數據。隨著工業 4.0、IIoT和 AI的發展，數字孿生在工業上的應用已成現實。

數字孿生的商業價值

數字孿生不僅促進了仿真和建模的發展，也讓大家在流程和運營上有了新的認識。數字孿生是一個可基于真實數據不斷學習的平臺，企業可以通過數字孿生，不斷優化其流程、產品功能或是整個系統。

數字孿生帶來的業務成果可以是廣泛而多樣的，它使工廠所有者及相關的供應商都能從中受益，比如工廠可以提高生產力、優化生產流程、通過預測和預防事故來提高生產安全性、降低風險、減少代價高昂的設備非計劃停機次數。

數字孿生在培訓中也發揮著作用，它可以在一個安全且不影響生產的情況下幫助新員工充分了解生產流程及各子流程的交互方式。在建廠規劃階段，利用數字孿生技術可以幫助工廠優化實施開發工作。

圖.數字孿生技術可以幫助工廠優化實施開發工作（全景網）

數字孿生應用

大多數專家都強調了與相關行業轉型服務商合作的價值，以指導企業完成數字化轉型的早期階段。這其中有很多因素需要考慮，其中首先是從哪開始，生產線還是單個設備？已經擁有的數據哪些可以使用？以及是否已經實施了任何人工智能或機器學習系統。

格創東智專注于工業互聯網平臺，是唯一源自半導體制造業的國家雙跨平臺，用領先、可靠、創新的產品和服務推動制造企業的轉型和升級。這里我們用格創的相關產品來對數字孿生的應用進行詳細說明。

工業應用平臺生態框架

格創東智開發了基于工業生產的生態系統框架，該框架涵蓋了資產的整個生命周期，基于數字孿生的管理方式，我們可以以此來構建覆蓋企業全價值鏈的軟件定義智慧工廠。

圖.格創東智工業應用智能平臺框架

APaaS智能賦能平臺

東智APaaS智能賦能平臺是格創東智提供的面向制造業現場的綜合工業物聯網即平臺即服務解決方案。平臺基于東智工業極客低代碼應用平臺構建，將高級分析、人工智能和機器學習與物聯網解決方案結合使用，以優化從邊緣到云的運營。平臺集成了豐富的套件與工具，利用數字孿生為客戶提供了在數字領域創建物理生產資產的閉環數字副本能力。利用微服務架構實現模塊化封裝，實現零代碼加編碼混合的敏捷開發，賦能工業互聯網，快速構建應用，實現數字化轉型。

PreMaint設備健康管理系統

保持生產設備的持續運行是當今高效制造運營中越來越重要的一個方面。意外的設備停機會影響緊張的生產計劃，導致材料浪費。東智PreMaint設備健康管理系統是聚焦設備領域的智能管理平臺，通過對設備的實時監測為工廠維護團隊提供幫助。PreMaint可以利用數字孿生技術實現AI+機理的智能診斷與預測性維護，工程師可以安排維修和更換以適應計劃的停機時間。例如，在設備的邊緣節點部署傳感器監控狀態特征，通過AI學習算法偵聽異常，指示潛在故障早期跡象。

圖.東智PreMaint在設備的邊緣節點部署傳感器監控狀態特征

EAP設備自動化系統

在半導體設備自動化控制器中，格創東智采用了EAP設備自動化系統。自動化AI算法根據來自連接到生產設備的傳感器的實時數據流構建模型副本。通過數字孿生技術，控制器從收集的數據模式中建立正常行為模式，實現對生產的管理及管制。通過實時掌控設備狀況，以便快速向相關團隊提供建議。使用 EAP設備自動化系統可以大幅提高生產效率及產品良率并減少相關的生產成本損失。

總結

技術的飛躍帶動著工業制造的發展。工業4.0和IIoT已經幫助資產所有者和服務運營商大幅提高了運營效率。企業運用數字孿生技術后，有望進一步提高運營效率、實現敏捷制造。

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審核編輯 黃宇