數(shù)字孿生，一下子就火了。

其源于今年波音的737 MAX8不到半年發(fā)生兩次重大事故后，引發(fā)外界對飛機日常檢修維護的討論，從而導(dǎo)致數(shù)字孿生技術(shù)立刻受到市場強烈關(guān)注。在事件發(fā)生后不久，數(shù)字孿生概念全面爆發(fā)。

但數(shù)字孿生究竟是什么，又能給目前的我們帶來什么呢？

什么是數(shù)字孿生

數(shù)字孿生，Digital Twin，是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)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，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。它是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

其實簡單來說，可以這么理解，數(shù)字孿生，顧名思義，是指針對物理世界中的物體，通過數(shù)字化的手段來構(gòu)建一個數(shù)字世界中一模一樣的的實體，藉此來實現(xiàn)對物理實體的了解、分析和優(yōu)化。

大公司對于數(shù)字孿生的探索

其實早在波音737事故發(fā)生前，包括波音本身在內(nèi)的國際知名工業(yè)制造商也早就開始了對數(shù)字孿生的探索，如西門子建立了貫穿于產(chǎn)品生命周期各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)模型，從而仿真模擬出了一些工廠的實際操作空間；通用電氣于與ANSYS公司借助數(shù)字孿生概念，提出物理機械和分析技術(shù)融合的實現(xiàn)途徑，讓每個引擎，每個渦輪及每臺核磁共振都擁有一個數(shù)字化的“雙胞胎”；德國軟件公司SAP利用數(shù)字孿生概念，在產(chǎn)品試驗階段采集設(shè)備的運行狀況，通過分析后得出產(chǎn)品的實際性能，再與需求設(shè)計的目標比較，從而形成產(chǎn)品研發(fā)的閉環(huán)體系；法國軟件公司達索利用CAD和CAE平臺3D Experience，在外形設(shè)計上通過數(shù)據(jù)分析和仿真，大幅度地提升流線性，減少空氣阻力，幫助寶馬、特斯拉、豐田等汽車公司實現(xiàn)了節(jié)能減排的需求。

由此可見，數(shù)字孿生在成為大眾熱點之前，在工業(yè)領(lǐng)域早就有了大規(guī)模的嘗試和運用。

那么，為什么如此多的企業(yè)都在開始不斷嘗試在自己的業(yè)務(wù)中使用數(shù)字孿生呢？

為什么要使用數(shù)字孿生

首先，數(shù)字孿生技術(shù)貫穿了產(chǎn)品生命周期中的不同階段，它同PLM（Product Lifecycle Management）的理念是不謀而合的。可以說，數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展將PLM的能力和理念從設(shè)計階段開始就真正擴展到了全生命周期。

PLM(product lifecycle management)產(chǎn)品生命周期管理?

根據(jù)業(yè)界權(quán)威的CIMDATA的定義，PLM是一種應(yīng)用于在單一地點的企業(yè)內(nèi)部、分散在多個地點的企業(yè)內(nèi)部，以及在產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域具有協(xié)作關(guān)系的企業(yè)之間的，支持產(chǎn)品全生命周期的信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應(yīng)用的一系列應(yīng)用解決方案，它能夠集成與產(chǎn)品相關(guān)的人力資源、流程、應(yīng)用系統(tǒng)和信息。

從某種角度來說，PLM是一種理念，即對產(chǎn)品從創(chuàng)建到使用，到最終報廢等全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息進行管理的理念。在PLM理念產(chǎn)生之前，PDM主要是針對產(chǎn)品研發(fā)過程的數(shù)據(jù)和過程的管理。而在PLM理念之下，PDM的概念得到延伸，成為cPDM，即基于協(xié)同的PDM，可以實現(xiàn)研發(fā)部門、企業(yè)各相關(guān)部門，甚至企業(yè)間對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用。

具體來說，有以下幾個方面：

No.1

新增系統(tǒng)管理

過去，在沒有數(shù)字化模型幫助之下，制造一件產(chǎn)品要經(jīng)歷很多次迭代設(shè)計。而利用數(shù)字孿生技術(shù)輔助數(shù)字模型，可以提高設(shè)計的準確性，并驗證產(chǎn)品在真實環(huán)境中的性能及有效功能，與此同時模擬和仿真能夠使得設(shè)計人員能夠看到數(shù)字孿生所呈現(xiàn)的產(chǎn)品，在設(shè)計階段就驗證產(chǎn)品的適應(yīng)性，高效改進產(chǎn)品。

No.2

生產(chǎn)制造階段

在產(chǎn)品的制造階段，可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程仿真，加快產(chǎn)品生產(chǎn)的時間，提高產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量，數(shù)字化產(chǎn)線能夠降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品的交付速度，最終關(guān)鍵指標監(jiān)控和過程能力評估能夠?qū)崿F(xiàn)全生產(chǎn)過程的可視化監(jiān)控，并且通過經(jīng)驗或機器學(xué)習(xí)建立關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)、檢驗指標的監(jiān)控策略，對出現(xiàn)違背策略的異常情況進行及時處理和調(diào)整。從而實現(xiàn)穩(wěn)定并不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程。

No.3

售后服務(wù)階段

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和傳感器成本的下降，很多工業(yè)產(chǎn)品，從大型裝備到消費級產(chǎn)品，都使用了大量的傳感器來采集產(chǎn)品運行階段的環(huán)境和工作狀態(tài)，從而產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行分析并優(yōu)化來避免產(chǎn)品的故障，實現(xiàn)預(yù)測性維修，改善用戶對產(chǎn)品的使用體驗；與此同時，產(chǎn)品的使用反饋能夠被實時采集，制造商可以洞悉客戶對產(chǎn)品的真實需求，避免研發(fā)決策失誤。

數(shù)字孿生的概念，自2002年被提出以來就在不斷快速演化，無論是對產(chǎn)品設(shè)計還是制造、服務(wù)，都產(chǎn)生了巨大的推動作用，對整個工業(yè)制造業(yè)來說，更是具有革命性的意義。

那么作為AR來說，它和數(shù)字孿生之間有什么關(guān)系呢？

AR和數(shù)字孿生之間的關(guān)系

AR即Augmented Reality（增強現(xiàn)實），是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。AR技術(shù)綜合了計算機仿真技術(shù)、計算機圖形學(xué)和多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器 等電子技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺和觸覺等感官功能，使得用戶從感官效果上沉浸在由計算機創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中。而新興的增強現(xiàn)實技術(shù)則是要借助顯示技術(shù)、交互技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機圖形與多媒體技術(shù)將計算機生成的虛擬環(huán)境與用戶周圍的現(xiàn)實環(huán)境融為一體， 使用戶從感官效果上確信虛擬環(huán)境是其周圍真實環(huán)境的組成部分。

從以上可以看出，想要更好的借助數(shù)字孿生發(fā)揮其在工業(yè)制造業(yè)中的價值，借助AR技術(shù)是一個很好的選擇，AR與數(shù)字孿生集成能夠進一步提升數(shù)據(jù)可視化能力，在現(xiàn)實物理對象的基礎(chǔ)上直接疊加三維孿生模型的圖像。因此，如果AR和數(shù)字孿生能夠得到很好的結(jié)合，那么將能夠應(yīng)用于汽車研發(fā)、制造、供應(yīng)、銷售和支持的整個價值鏈中。也將能夠助力制造業(yè)企業(yè)更快走向工業(yè)4.0，實現(xiàn)智能化。(本文作者effiar唐苗苗 ，并由effiar小可愛整理上傳，在此鳴謝effiar以及effiar小可愛、effiar唐苗苗)