數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)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，可在虛擬空間中完成物理映射，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。數(shù)字孿生技術(shù)橋接著物理世界和數(shù)字世界。本文將帶您了解數(shù)字孿生技術(shù)，以及一些實(shí)用用例。

在過去的幾年里，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一直流行著一個(gè)新的術(shù)語：數(shù)字孿生。而且，最近“數(shù)字孿生(DTO)”這一術(shù)語已被Gartner添加到2019年十大戰(zhàn)略技術(shù)趨勢(shì)列表中。

隨著數(shù)字孿生技術(shù)的不斷發(fā)展，已從單一項(xiàng)目的數(shù)字轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷リP(guān)聯(lián)的系統(tǒng)模型，越來越多的企業(yè)以數(shù)字化的方式來組織協(xié)調(diào)人員、項(xiàng)目進(jìn)度，從而帶來更好的業(yè)務(wù)效益。但數(shù)字孿生技術(shù)是如何運(yùn)作的呢?它最大的機(jī)遇在哪里?

隨著數(shù)字孿生的成熟和應(yīng)用擴(kuò)展，本文著重于說明數(shù)字孿生究竟是什么，如何從眾多信息中解讀真正的數(shù)字孿生，以及該技術(shù)的未來趨勢(shì)。

什么是數(shù)字孿生技術(shù)，如何使用?

簡單的說，數(shù)字孿生是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)字化。數(shù)字孿生通過使用傳感器收集有關(guān)物理項(xiàng)目的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，充當(dāng)物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁。然后，這些數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建項(xiàng)目的數(shù)字副本，從而允許對(duì)其進(jìn)行理解、分析、操作和優(yōu)化。多年來用于描述數(shù)字孿生技術(shù)的其他術(shù)語包括虛擬原型、混合孿生技術(shù)、虛擬孿生和數(shù)字資產(chǎn)管理。

雖然數(shù)字孿生已經(jīng)存在了幾十年，但直到物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起的近幾年，它才被廣泛認(rèn)可為是未來發(fā)展必不可少的工具之一。數(shù)字孿生逐步走入大眾視野，受到關(guān)注，數(shù)字孿生集成了人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)等技術(shù)，將數(shù)據(jù)、算法和決策分析結(jié)合在一起，建立模擬，即物理對(duì)象的虛擬映射，在問題發(fā)生之前先發(fā)現(xiàn)問題，監(jiān)控在虛擬模型中物理對(duì)象的變化，診斷基于人工智能的多維數(shù)據(jù)復(fù)雜處理與異常分析，并預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)，合理有效地規(guī)劃或?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

既然我們已經(jīng)解決了比較難以捉摸的問題——什么是數(shù)字孿生技術(shù)，那么，接下來探索如何使用數(shù)字孿生技術(shù)來改善業(yè)務(wù)流程。在傳統(tǒng)上，數(shù)字孿生用于改善單一設(shè)備的性能，例如風(fēng)力渦輪機(jī)或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，近年來，數(shù)字孿生變得更加復(fù)雜。現(xiàn)在不僅連接一個(gè)設(shè)備，甚至可連接多個(gè)設(shè)備系統(tǒng)乃至整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。隨著越來越多的設(shè)備為數(shù)字孿生所集成，設(shè)備的工作進(jìn)程和操作員的信息也被結(jié)合了起來，這有助于提高系統(tǒng)解決復(fù)雜問題的能力。

醫(yī)療保健中的數(shù)字孿生

數(shù)字孿生在應(yīng)用層面典型的一個(gè)例子是醫(yī)療保健。通過創(chuàng)建醫(yī)院的數(shù)字孿生模型，醫(yī)院管理員、醫(yī)生和護(hù)士可以實(shí)時(shí)獲取到患者的健康狀況。使用傳感器監(jiān)控患者并協(xié)調(diào)設(shè)備和人員，數(shù)字孿生提供了一種更好的方法來分析流程，并會(huì)在正確的時(shí)間針對(duì)需要立即采取行動(dòng)的狀況來提醒相關(guān)的人員。

該方案可以提高急診室的利用率并且疏散患者流量，降低操作成本并增強(qiáng)患者體驗(yàn)。據(jù)介紹，一家醫(yī)院在實(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)以后，綜合成本節(jié)約了900%。此外，數(shù)字孿生可以預(yù)測(cè)和預(yù)防患者的緊急情況，如心肺或呼吸停止，從而挽救更多的生命。事實(shí)上，一家醫(yī)院在實(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)后，醫(yī)療保健網(wǎng)絡(luò)將藍(lán)色代碼(急診)事件減少了61%。

地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)中的數(shù)字孿生

數(shù)字孿生在應(yīng)用層面產(chǎn)生重大影響的另一例子是地產(chǎn)建筑行業(yè)。數(shù)字孿生使建筑運(yùn)營商將先前未連接的系統(tǒng)從安全性、供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)(HVAC)到尋路系統(tǒng)集成在一起，以獲得新的決策，優(yōu)化工作流程并遠(yuǎn)程監(jiān)控。數(shù)字孿生還可用于控制房間的工作空間和環(huán)境條件，從而增強(qiáng)住戶體驗(yàn)。

通過優(yōu)化系統(tǒng)和連接人員，業(yè)主和運(yùn)營商可以使用數(shù)字孿生來降低成本，降低后期維修成本，在提高利用率的同時(shí)也提高整體資產(chǎn)價(jià)值。事實(shí)上，數(shù)字孿生可以將某些建筑物的運(yùn)營成本降低至每年每平方英尺88美分。

數(shù)字孿生只是一個(gè)流行語嗎?

數(shù)字孿生這個(gè)詞在各個(gè)行業(yè)都有出現(xiàn)。但它真的能應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)嗎?事實(shí)上，我們正處于數(shù)字孿生爆發(fā)的邊緣。Gartner的研究發(fā)現(xiàn)，在2018年，有48%的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在使用或計(jì)劃使用數(shù)字孿生技術(shù)。此外，到2020年，將會(huì)有50%的大型制造商至少推出一項(xiàng)數(shù)字孿生用例，以及有關(guān)數(shù)字化的孿生技術(shù)的解決方案將在2022年增加三倍。換句話說，數(shù)字孿生將繼續(xù)存在。

重點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生。數(shù)字孿生技術(shù)正在以新的和更成熟的方式投入應(yīng)用，結(jié)合傳感器、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，以便解決物聯(lián)網(wǎng)用例面臨的最大挑戰(zhàn)。為了最大限度地發(fā)揮其實(shí)用性，數(shù)字孿生需要由高性能數(shù)據(jù)庫提供支持，這些數(shù)據(jù)庫可以實(shí)時(shí)匯集和處理大量數(shù)據(jù)集。

數(shù)字孿生的未來是什么?

在智慧城市建設(shè)的過程中，數(shù)字孿生提供了更多的可能性。例如，在醫(yī)院或地產(chǎn)建筑中使用數(shù)字孿生技術(shù)，不僅可以為建筑行政人員或業(yè)主提供決策參考，而且可以為這些建筑物內(nèi)的人們創(chuàng)造良好的環(huán)境。數(shù)字孿生用以人為本的方法來思考問題和背景，最后添加連接設(shè)備到IT系統(tǒng)，以嘗試解決大問題并創(chuàng)造長期價(jià)值。

總之，對(duì)于已經(jīng)使用數(shù)字孿生技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)公司而言，數(shù)字孿生是數(shù)字化進(jìn)程的下一步。數(shù)字孿生可提高效率、優(yōu)化流程，在問題發(fā)生之前預(yù)測(cè)問題，并為未來進(jìn)行創(chuàng)新。數(shù)字孿生技術(shù)值得深入探索!