（文章來源：智慧工業）

科技進步推動了人類生產力的提升，同時令行業競爭也越來越激烈。當前機器制造商普遍面臨著同一個難題，如何靈活、快速和更便宜地交付設備？機器的設計、生產和試驗是一個漫長的過程，這個周期可能是數年甚至十年以上，試問有多少客戶愿意等待這么長的時間？

以市場為導向的個性化制造已成為重要趨勢，現代制造業必需擁有快速生產的能力，同時保證生產線能靈活地處理不同的生產需求。那么，數字孿生為機器設備商提供了一種絕佳方法，讓設備的研發和生產高效更高。什么是數字孿生？目前在工業場景可以看到3D設計和虛擬裝配等都是數字孿生技術，其實它就是物理產品的一個虛擬模型，也就是把產品和生產過程都在計算機中模擬實現，以驗證設計方案的可行性。

數字孿生又叫數字雙胞胎，它結合了3D計算機輔助設計和模擬軟件的技術，從產品的設計到試生產階段都可以進行和真實環境一樣的試驗，從而保證生產的順利進行，也降低了產品創新的風險。當設計出現缺陷時，能夠在虛擬試驗中發現并改進。

近年來，人工智能、物聯網、大數據、3D打印、增強現實等技術不斷突破，推動了各個行業的創新發展，而在競爭激烈的環境下唯有創新才能贏得市場機遇。然而，創新是痛苦的，因為找到成功方法之前需要經歷許多失敗。因此，在研發過程引入虛擬模型即數字孿生技術，將可以快速發現所有故障，無需打樣進行真實的試驗，這樣能節省大量的寶貴時間。以虛擬的方式進行產品設計和生產試驗，不需要花費成本進行真實的測試，這是一種便宜的方式，能為工廠節省不少成本。

數字孿生在工業應用的一個好處是提升運營效率，通過虛實結合的方式，實時監控生產過程，包括設計、生產等環節。其次，可以用于模擬訓練，工人上崗之前，可以在虛擬環境中進行模擬操作訓練，這樣就不會讓錯誤影響到真實生產。此外，數字孿生可以用于設備的維護，對工廠里的設施例如電機、壓縮機等進行數據采集，通過數據偵測來發現故障趨勢，從而提前進行維護以減少停機時間。維護工作人員利用數字模型能更快找到問題的根源，了解設備的結構和進行快速維護。

還有，數字孿生帶來的一個重大好處是安全性，例如煉油廠、化工廠、天然氣工廠和發電站等環境充滿著未知道的危險，工作中有可能發生火災、爆炸和氣體泄露等事件。數字孿生可以讓工作人員了解所有的安全程序，并預測出潛在風險和改進方案。

目前擁有數字化工業軟件產品的公司主要有西門子、達索、PTC、SAP、貝加萊、ABB、羅克韋爾自動化等企業，這些公司正在積極推動工業的數字化轉型，為工廠用戶提供全面的數字化生產解決方案。其中，西門子擁有Teamcenter、NX和Tecnomatix等數字化軟件產品，是技術領先的廠商之一。

貝加萊在去年把industrialPhysics 3D模擬工具集成到Automation Studio的工程環境中，其用戶可以將CAD的數據直接導入仿真工具，快速生成數字孿生模型。而羅克韋爾自動化也收購了一家英國的仿真軟件廠商Emulate3D，該產品可以將CAD信息與控制系統邏輯結合，以進行數字化仿真測試。

數字雙胞胎的好處越來越多地被制造業認可，它的主要應用包括飛機行業、汽車制造、城市建筑、船舶、軌道交通等領域。對于重資產設備廠商來說，數字孿生的意義重大，一個設計上的失誤可能會導致整個企業的消亡，而數字化軟件可以最大限度避免這種情況的發生。

數字孿生的應用案例有很多，例如通用電氣使用數字化產品進行風電設備狀況監測，波音和空客利用數字化軟件進行飛機的設計制造，而勞斯萊斯使用數字孿生來生產發動機，以及起亞和現代汽車正在引入虛擬裝配的技術。此外，還有龐巴迪、普惠、雷神和洛克希德·馬丁等等都已經在使用數字孿生。

在數字化技術的支持下，企業可以大膽地進行創新，將一些先進的理念和前沿的技術加到新產品中，而不必擔心產品更新的風險。虛擬與現實結合，新項目的落地應用速度將加快，有利于企業推出更有競爭力的產品。
? ? ? ? （責任編輯：fqj）