如果您关注过与产品开发、预测分析相关的新闻，或者
基于物联网的环境监测近年来，你很可能听说过 "数字孪生 "或 "数字孪生建模 "这个词。但数字孪生到底是什么呢？最简单地说，它是现实世界中存在的物理对象、设备或结构的虚拟再现。
这项创新技术的意义远不止于此，我们将深入探讨其在制造、医疗保健和供应链管理等行业中快速发展的应用案例的意义。但首先，我们必须了解是什么导致了对数字孪生开发的广泛兴趣和投资，以及今天所看到的使用案例。
数字孪生早在 20 世纪 60 年代就已存在从 2002 年开始，这一领域的创新才呈现爆炸式增长。随着数字化能力日益成为客户体验和运营的核心、
数据驱动的洞察力 已成为推动创新和创造价值的力量。
因此，数字孪生开始优化产品和流程的开发与性能。让我们一起来探讨一下。
什么是数字孪生技术？
让我们从数字孪生的定义开始。数字孪生是基于联网传感器收集的实时数据建立的虚拟模型。这些虚拟孪生（有时也称为 "数字孪生"）旨在反映真实世界中的物体、机器和流程，使系统设计师和技术人员能够模拟真实世界系统的物理特性和性能。
"(《世界人权宣言》)
数字孪生进程 该系统可创建一种数字表示，当实物随着时间的推移发生变化时，无论是受到环境条件的影响还是经过维修，都可以对其进行更新。为了捕捉这些变化，需要在物体上安装
IoT 设计的传感器 以采集和传输有关物体或设备物理特性和性能的数据。
这些信息包括物体的形状、能源使用情况、材料应力水平、温度或性能。然后，对收集到的信息进行处理，并用于创建或更新虚拟表示。
数字孪生创建后，可用于运行
两种模拟:
- 基于现状：可视化实物在当前条件发生变化时的反应。
- 基于未来：进行预测性模拟，显示对未来条件的反应。
数字双胞胎有哪些类型？
总的来说，数字孪生的创建方式--使用
IoT 设备和软件 - 无论对哪种物体、设备或流程进行数字化处理，都能保持相当的一致性。
数字孪生的复杂程度可能差别很大，因为所需的数据量取决于虚拟表示的预期用途。通常情况下，企业会创建一个数字孪生的初始原型，以确定如何以最佳方式纳入所需的所有数据。
有
三种功能类型 常用的数字双胞胎：
- 状态双胞胎：用于监测实物和设备的物理状态
- 操作双胞胎：用于允许用户根据链接的操作或工作流程调整操作参数
- 模拟双胞胎：用于预测物体或设备将来如何应对运行条件，有助于预测性维护和产品开发
如何使用数字孪生技术？
由于数字孪生设计有如此多的变化，因此对这些虚拟复制品的设计和功能也有许多分类方法。
例如，一个组织可能需要所有这些系统
虚拟双胞胎架构:
- 离散数字孪生：用于可视化、监控和分析单一设备
- 复合数字孪生：由多个离散的数字孪生组成，以表示具有多个组件的设备或流程
- 组织的数字孪生（DTO）：高度复杂地再现整个组织的组成部分和互动关系
那么，对于这三种数字孪生系统架构中的任何一种，数据的使用方式都可以分为以下几种
五个类别或级别:
- 描述性双胞胎是对象或设备的虚拟表示，可通过建筑信息模型（BIM）软件的三维建模进行编辑和分析。
- 信息孪生技术将数字孪生技术向前推进了一步，它能从IoT 相关物体或设备上的传感器获取物理和运行数据，并实时更新虚拟复制品，使其与现实世界中的对应物相匹配。
- 预测孪生 系统将用于创建信息孪生系统的实时数据与额外的上下文数据和预测分析相结合。这样就可以进行建模和基于现状的模拟，从而发现或预测性能或结构完整性方面的问题。
- 综合孪生利用更先进的建模技术来预测所展示的对象或设备将如何应对尚未发生的未来情景。这种类型的数字孪生所使用的规范性分析可为下一步采取的措施（如维护、产品设计）提供建议。
- 自主双胞胎还利用基于未来的模拟以及先进的算法，做出人工智能和机器学习（AI/ML）驱动的决策，以根据物体过去的性能或物理状况应对不断变化的环境条件。
当今哪些行业使用数字双胞胎？
数字孪生技术可用于以多种方式创造业务价值。这完全取决于数据源的种类、功能类型（即离散、复合或 DTO）以及所创建虚拟表示的级别（即描述性、信息性、预测性、综合性或自主性）。
数字孪生技术几乎适用于所有行业的组织，目前使用数字孪生技术的行业包括以下多个垂直领域
Digi 提供技术解决方案 IoT 产品开发、网络、自动化、预测分析和工业 4.0 的未来：
- 制造业： 这项技术可用于可视化、监控和改进工厂车间的生产流程。通过全面或自主的数字孪生，企业甚至可以找出避免资产损坏和未来收入损失的方法。
- 医疗保健： 目前，数字孪生最常用于三类医疗保健用例：
- 模拟和测试不同的组织和护理提供模式
- 侵入性外科手术培训和
- 通过基因组、生活方式和生理模型开发个性化药物。
- 航空航天：数字孪生技术实际上最早应用于航空航天 ，现在该领域的工程师可以更好地利用预测分析技术来测试组件和部件的故障，而不会危及昂贵的设备或安全。
- 汽车：除了改进汽车行业的标准制造，数字孪生还被用于帮助开发自动驾驶汽车。自动驾驶汽车需要IoT 传感器来收集汽车及其环境状况的数据。虚拟副本可用于测试汽车在各种情况下的功能。
- 建筑与工程：建筑物的数字双胞胎可用于设计更适合其环境的建筑结构，以及监测现有建筑物的材料故障，从而降低倒塌风险并支持预测性维护。
数字孪生技术的一般使用案例
在实施特定行业的用例之前，开发人员和数据科学家需要共同确定需要表示的组件。而同一个现实世界中的对象可能需要完全不同的数据输入，这取决于
数字孪生模型的最终目标:
让我们来探讨一下数字孪生技术可以帮助加速和改进的三大类使用案例。
产品开发与设计
为了保持竞争力，企业在产品开发和设计方面投入了大量资金，尤其是在汽车、制药和制造等行业。此外，企业一直在寻找既能加快产品开发速度，又不牺牲质量和产品与市场契合度的方法。
数字孪生可以让产品团队改进产品开发和设计：
- 利用虚拟模拟对材料进行应力测试
- 将物理原型的早期反馈纳入虚拟演示
- 一次创建多个产品版本，以测试和收集反馈意见
流程与运营优化
如今的企业还希望优化内部流程和运营，无论是在工厂车间、供应链还是企业资源规划方面。创建数字孪生可以帮助企业更好地：
- 分析生产结果，规划提高生产力和效率的方法
- 确定浪费和损失时间的领域，并就如何减少浪费和损失时间进行模拟测试
- 实施预测性维护或自主操作，保护贵重设备、系统或流程免受代价高昂的损坏或停机损失
环境监测和灾害应对
通过开发制造、农业或供应链流程的数字双胞胎，企业可以在以下情况下更快地做出反应
环境条件 或设备故障，使其场地和工作人员处于不安全的条件下，或使
当地环境受到威胁.利用更复杂的数字孪生技术发出的警报还可以帮助现场管理人员和员工快速有效地做出反应，从而在灾难来临时降低对公众健康和环境安全的风险。
数字孪生技术的价值何在？
预计未来几年，全球数字孪生技术市场将继续呈现爆炸式增长，预计复合年增长率（CAGR）为
2022-2027 年为 31.7.这是因为使用数字孪生模型不仅能提高生产力和效率，还有助于加快创新。
利用数字双胞胎提高生产力和效率
创建数字孪生可以提供洞察力和价值，这样的场景数不胜数。随着人工智能建模和IoT 数据收集技术的进步，公司可以更好地预测产品、设备和流程将如何应对新的环境条件或压力。
公司可以在虚拟环境中探索潜在的影响，而不是创建昂贵的原型进行测试或在事故发生后作出反应。其结果是
从速度到价值 这正是近年来数字姊妹关系迅速发展的原因。
利用数字孪生加速创新
虽然数字孪生被用来表示已经存在的事物，但实际上，数字孪生是实现以下目标的最佳途径之一
达到创新 的未来版本。创建数字孪生系统可以让产品设计师、开发人员、工程师和数据科学家进行协作，设想材料、产品或流程的未来版本，同时模拟各种场景以评估性能。
因此，数字孪生技术可以帮助企业确定实现创新的路径，并以更少的时间、精力和成本更快地实现价值。
数字结对与智慧城市的未来
如今，各行各业的公司都在大力寻找
绿色技术解决方案 在降低运营成本的同时，减少对环境的影响，提高生产率。公司需要IoT 支持的解决方案来支持许多最有效的方法，包括
可持续发展解决方案 这可以帮助他们减少对环境的影响，避免或应对灾害的发生。
监测设备和材料如何应对各种环境条件，不仅有助于进行预测性维护，还有助于改善整体环境监测。未来，系统级数字孪生可帮助加快以下方面的发展
智慧城市 IoT ，并对其进行优化，从而以更高效、更具成本效益和更环保的方式使用公共资源。
还有
需要克服的挑战 实现这一未来。各组织需要找到帮助它们的解决方案：
- 从分布式远程站点的各种来源高效收集数据
- 保持一致的数据标准，便于集成和分析
- 在确保安全的同时，协调各组织和市政当局之间的数据共享
但有了正确的
远程基础设施管理 现代组织可随时利用数字孪生应用程序提供的生产力和创新优势，获得解决方案和安全IoT 设备。
Digi Solutions 如何实现数字孪生模型
DigiIoT 解决方案将物理世界与数字世界连接起来，提供来自IoT 设备的实时机器和传感器数据，将这些数据输入建立数字双胞胎的人工智能/ML 模型和算法。
进一步了解如何
Digi 解决方案 和
Digi 专业服务 通过关注我们的博客或联系我们，我们可以帮助您的组织实现数字双胞胎，帮助您改进组织的产品、流程和系统，同时加速您的创新之路！
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