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什么是数字孪生技术,它的价值在哪里
- 2021-08-10-

        数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,可在虚拟空间中完成物理映射,形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。数字孪生技术桥接着物理世界和数字世界。本文将带您了解数字孪生技术,以及一些实用用例。
        随着数字孪生技术的不断发展,已从单一项目的数字转变为相互关联的系统模型,越来越多的企业以数字化的方式来组织协调人员、项目进度,从而带来更好的业务效益。但数字孪生技术是如何运作的呢?它的机遇在哪里?
随着数字孪生的成熟和应用扩展,本文着重于说明数字孪生究竟是什么,如何从众多信息中解读真正的数字孪生,以及该技术的未来趋势。
        什么是数字孪生技术,如何使用?
        简单的说,数字孪生是物联网设备的数字化。数字孪生通过使用传感器收集有关物理项目的实时数据,充当物理世界和数字世界之间的桥梁。然后,这些数据用于创建项目的数字副本,从而允许对其进行理解、分析、操作和优化。多年来用于描述数字孪生技术的其他术语包括虚拟原型、混合孪生技术、虚拟孪生和数字资产管理。
        虽然数字孪生已经存在了几十年,但直到物联网迅速崛起的近几年,它才被广泛认可为是未来发展必不可少的工具之一。数字孪生逐步走入大众视野,受到关注,数字孪生集成了人工智能(AI)和机器学习(ML)等技术,将数据、算法和决策分析结合在一起,建立模拟,即物理对象的虚拟映射,在问题发生之前先发现问题,监控在虚拟模型中物理对象的变化,诊断基于人工智能的多维数据复杂处理与异常分析,并预测潜在风险,合理有效地规划或对相关设备进行维护。
        既然我们已经解决了比较难以捉摸的问题——什么是数字孪生技术,那么,接下来探索如何使用数字孪生技术来改善业务流程。在传统上,数字孪生用于改善单一设备的性能,例如风力涡轮机或喷气发动机。但是,近年来,数字孪生变得更加复杂。现在不仅连接一个设备,甚至可连接多个设备系统乃至整个物联网系统。随着越来越多的设备为数字孪生所集成,设备的工作进程和操作员的信息也被结合了起来,这有助于提高系统解决复杂问题的能力。
        医疗保健中的数字孪生
        数字孪生在应用层面典型的一个例子是医疗保健。通过创建医院的数字孪生模型,医院管理员、医生和护士可以实时获取到患者的健康状况。使用传感器监控患者并协调设备和人员,数字孪生提供了一种更好的方法来分析流程,并会在正确的时间针对需要立即采取行动的状况来提醒相关的人员。
        该方案可以提高急诊室的利用率并且疏散患者流量,降低操作成本并增强患者体验。据介绍,一家医院在实施数字孪生技术以后,综合成本节约了900%。此外,数字孪生可以预测和预防患者的紧急情况,如心肺或呼吸停止,从而挽救更多的生命。事实上,一家医院在实施数字孪生技术后,医疗保健网络将蓝色代码(急诊)事件减少了61%。
        地产产业中的数字孪生
        数字孪生在应用层面产生重大影响的另一例子是地产建筑行业。数字孪生使建筑运营商将先前未连接的系统从安全性、供热通风与空气调节(HVAC)到寻路系统集成在一起,以获得新的决策,优化工作流程并远程监控。数字孪生还可用于控制房间的工作空间和环境条件,从而增强住户体验。
        通过优化系统和连接人员,业主和运营商可以使用数字孪生来降低成本,降低后期维修成本,在提高利用率的同时也提高整体资产价值。事实上,数字孪生可以将某些建筑物的运营成本降低至每年每平方英尺88美分。
        数字孪生只是一个流行语吗?
        数字孪生这个词在各个行业都有出现。但它真的能应用于各个行业吗?事实上,我们正处于数字孪生爆发的边缘。Gartner的研究发现,在2018年,有48%的物联网项目在使用或计划使用数字孪生技术。此外,到2020年,将会有50%的大型制造商至少推出一项数字孪生用例,以及有关数字化的孪生技术的解决方案将在2022年增加三倍。换句话说,数字孪生将继续存在。
        重点在于如何实现数字孪生。数字孪生技术正在以新的和更成熟的方式投入应用,结合传感器、人工智能和机器学习,以便解决物联网用例面临的挑战。为了较大限度地发挥其实用性,数字孪生需要由高性能数据库提供支持,这些数据库可以实时汇集和处理大量数据集。
        数字孪生的未来是什么?
        在智慧城市建设的过程中,数字孪生提供了更多的可能性。例如,在医院或地产建筑中使用数字孪生技术,不仅可以为建筑行政人员或业主提供决策参考,而且可以为这些建筑物内的人们创造良好的环境。数字孪生用以人为本的方法来思考问题和背景,然后添加连接设备到IT系统,以尝试解决大问题并创造长期价值。
        总之,对于已经使用数字孪生技术的物联网公司而言,数字孪生是数字化进程的下一步。数字孪生可提高效率、优化流程,在问题发生之前预测问题,并为未来进行创新。数字孪生技术值得深入探索!