Digital Twins：它們不僅僅適合大型工程公司
http://www.sharifulalam.com 2019-12-13 14:23 來源：中國工業新聞網
到目前為止，你可能已經遇到過數字孿生一詞。這是每個人都喜歡使用的術語之一，但也許沒人能完全理解。每個人都同意的是，數字孿生技術將徹底改變產品開發，提高工程效率和客戶體驗。
那么，什么是數字孿生？
拿一個現實世界中存在的物體，例如汽車為例，現在，為它配備你選擇的各種傳感器，然后將數據發送到云中。在那里，這些數據與汽車的3D模型相吻合，該模型包含了其幾何形狀，機械性能，電氣和電子系統，模擬性能數據以及有關汽車的所有其他信息。實際數據與3D模型進行交互并實時更新。這就是數字孿生。
數字孿生能為你做什么？
不難發現數字孿生的優勢。以汽車為例，數字孿生可以根據實際數據準確預測汽車零件何時會失效。孿生可以告訴你，在修理工打開車庫門之前，必須先更換汽車的制動器。同樣，數字孿生可以用作診斷工具。車壞了？檢查數碼孿生，看看出了什么問題而沒有油脂在你的手上。
數字孿生還可以揭示出優化汽車性能的見解。仿真可以表明，你可以通過選擇一條替代的工作路線來最大化燃油效率，或者通過旋轉輪胎來延長車輛輪胎的使用壽命。而這還需要人工操作員完成—數字孿生在自動駕駛汽車中的實用性更大。這樣的孿生可以在虛擬道路上模擬行駛-無需進行實際測試。實際上，今天，數字孿生已經用于此目的。如果不使用數字孿生，則物理自動駕駛汽車必須行駛約140億公里才能驗證其性能。
以最崇高的形式，今天不可能有真正的數字孿生。要說明的變量太多了，我們沒有足夠的傳感器，計算能力或知識來實現相同的數字孿生。因此，任何這樣做的嘗試都可能既昂貴又冒險。這是否意味著數字孿生僅適用于擁有大量現金的大型工程公司？數字孿生對中小型工程公司是否可行？
是的。我們不需要數字孿生的理想版本即可實現其優勢。有人會爭辯說，即使嘗試創建理想的數字孿生也浪費時間和資源。為什么不僅僅關注數字孿生提供最大利益的幾個關鍵方面呢？
數字孿生和數字線程
如今，計算機輔助設計軟件和仿真已被大量使用，以至產品準備好交付時，它已經作為詳細的數字模型而存在。開發產品的真正舉動使你半途而廢。而且，你的開發環境越具有凝聚力-你的MCAD，ECAD，CAE，CAM，PDM和PLM工具集成度越高-你越接近擁有有用的數字孿生模型。
這就是DassaultSystèmes的數字孿生概念（該公司稱為3DEXPERIENCE孿生）背后的哲學。該名稱來自DassaultSystèmes的3DEXPERIENCE云平臺，該平臺通過一系列統一的設計產品來集成產品數據，例如用于機械和系統設計的CATIA和用于有限元分析和仿真的SIMULIA。
產品設計數據的完整的端到端，多學科集成被稱為數字線程，它是數字孿生的關鍵推動力。希望探索數字孿生的組織應評估其設計過程，并努力將其與從需求到物理定義的數字線程聯系在一起。
達索系統高科技產業副總裁奧利維爾·里貝特（Olivier Ribet）表示：“要統一和理解有關3DEXPERIENCE孿生的大量信息，創新者必須克服傳統的孤立專家思維。” “當然，你需要能夠科學地和物理地模擬按預期協同工作的所有部件的功能。但是工程師還需要一些方法和工具來促進其結構化，物理和程序信息的社會意義。它與人有關，它具有社會成分，通常需要指導和變更管理，以實現突破性思維和開放式創新。”
建立可行的數字孿生
為了證明其價值，數字孿生必須能夠對產品或過程進行系統級查看。只能模擬機械性能的模型是一回事，但是可以模擬系統各個方面（機械，電氣，空氣動力學，控制系統等等）的模型的功能要強大得多。例如，3DEXPERIENCE孿生可以基于Modelica建模語言，使用DassaultSystèmes的DYMOLA系統工程軟件來模擬這些交互。
這是一種稱為基于模型的系統工程（MBSE）的范例，該范例交換工程學科模型信息而不是設計文檔作為產品設計中的主要通信形式。
“為了了解實際的客戶體驗以及創新如何影響體驗，數字孿生需要能夠在系統級別模擬工廠，產品或服務，在此你可以有效地管理其由硬件驅動的行為方面，軟件和支持內容的功能。” Ribet說。
通過定位系統級別，即使是不完美的，部分的或不完整的數字孿生也可以有很多好處。例如，你可以虛擬地模擬產品更改對實際用戶的影響。想象一下進入虛擬現實環境并在上下文中看到數字孿生。你可以模擬該新固件更新，并確切了解它可能對用戶產生的影響?；蛘撸憧梢詰媚阏诳紤]的新材料，并查看系統的熱性能將如何變化。
隨著時間的流逝，將現實世界的數據流傳輸到你的數字孿生時，你可以洞悉設計的薄弱環節并學習如何進行改進。這樣，產品計劃，工程，制造，營銷和服務團隊可以協作并連續運行假設方案，建模和模擬產品體驗。
云上的數字孿生
我們僅涉及數字孿生如何破壞產品開發的表面。數字孿生越好，他們將擁有更多的實用性。例如，一天的數字孿生可能足以進行虛擬認證或調試。要進行更深入的了解，請查看什么是Digital Twin，以及為什么仿真和物聯網專家應該關心？還是數字孿生：我們現在在哪里？
如我們所見，數字孿生不一定是完美的有用。甚至可以代表你產品系統級別的基本數字孿生子，也可以洞察其實際性能。
數字孿生不僅需要模型中的幾何數據，而且對于中小型企業來說，一大障礙是獲得他們可能并非每天都需要的CAD附件的成本，但這可能會使他們的數字孿生受益。CAD產品向云的演進允許按需使用這些附加組件，并能夠與遙遠的合格專家共享模型。
在擴展模型時，無論是通過更緊密的數字線程還是對實時傳感器信息的更大訪問，隨著你逐步接近最終的數字孿生兄弟，每一步都將為你帶來新的好處。
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