数字孪生的演变-以及新兴技术如何推动采用

定义数字孪生
一个数字双胞胎  是一个产品，过程或个人，其分析现有业务系统中的数据与真实世界的数据相结合的动态数字模型。但是，价值超越了资产的单一数字模型，并且日益成为组织数字化转型  计划的基础。

哪些技术正在为当前和下一代数字双胞胎供电？
跨越数字双胞胎堆栈的创新技术不断涌现，为智能互联产品和智能互联运营用例创造了切实的商业价值。但是，每种类型在功能，复杂性，集成和技术的某种形式上都不同。添加的技术系统越多，双胞胎就越“饱满”，形成了一个数字线程，这给企业采用者和技术提供商都带来了挑战和机遇。贯穿新兴技术的基础技术跨越了物理和数字领域，并实现了越来越有价值的数字双胞胎成果。

数字孪生架构
基本：
有一些核心的基础技术可以满足数字双胞胎的赌注要求，就创造的价值而言，它们已经超过了较轻的数字复制品和影子分类。物理资产必须具有计算能力，才能生成数据并访问本地，云中或边缘的服务器，以进行进一步的处理和存储。传输此数据的方式需要可靠的连接性，其中包括用于地理位置分散资产的LTE蜂窝网络或运营部署中的专用低功耗广域网（LPWAN）等形式。任何形式的连接和具有Internet访问权限的设备都需要审慎的安全系统，以确保设备，网络，数据和服务器的完整性。在某种程度上，必须有一个可访问的数字定义资产的历史记录系统，其中可能包括计算机辅助设计（CAD）模型，产品生命周期管理（PLM）集成以及越来越多的实时特性。

充分：
随着数字双胞胎的成熟，需要有另一层控制和可操作性才能真正满足其要求。451 Research声称 “双胞胎意味着一个人发生的事情以可变的方式发生在另一个人身上”。为了实现这一目标，需要一个IIoT平台来连接这些不同的物理系统，并使其与之关联，并与之交互，并提供配备实时传感器数据和预测分析功能的数字双胞胎的虚拟镜头。同样重要的上下文来自组织（ERP）和工厂车间（MES）级别的企业范围的业务系统集成。通过HMI，监控计算机和仪表板，这一双数据可提供给各种前线人员。

增强型：
新兴技术将在不久的将来增强功能和相关的业务影响。边缘计算和分析使物理连接的资产能够本地处理数据，仅从设备发送审慎的数据。对于传输大型3D孪生模型数据文件以及优化资产的计算能力，带宽和延迟约束，这是一个潜在的关键因素。然后，可以将双胞胎数据的本地可用性扩展到一线工作人员日益可用的增强现实中头戴式耳机，将其数字表示和分析与物理资产一起描绘，以获得更身临其境的体验。基于云的应用程序和IIoT仿真模型使用IIoT平台作为洞察入口，进一步为数字双胞胎提供动力，基于历史和现实性能数据进一步预测实时机器结果。

下一代：
未来的数字孪生将对革命性的工业产品模型（如增材制造）产生变革性的业务影响。通过反馈回路具备实际操作性能的产品设计人员可以调整虚拟产品模型，并在下一次渲染或更换备件时进行3D打印。下技术人工智能领域，包括机器学习和深入学习算法，正准备从这些丰富的集成双数据源，揭示新的业务运营见解，并提高资产效率。区块链提供了去中心化的数字分类帐，能够验证整个供应链中产品生命周期中多个利益相关者的数据馈送，并为孪生创建新的见解，从而提高透明度和安全性。

实施数字孪生需要合作伙伴生态系统
该框架在现实世界中的应用通常以伙伴关系生态系统的形式出现。有必要支持无数的上述技术。在合作伙伴的帮助下，亚琛大学的eLAB创建了两条电动汽车电池生产线，从而减少了瓶颈。成功的部署包括一个IIoT平台，该平台可通过基于角色的应用程序（PTC），连接性和计算服务（HPE）以及连接中的资产的数字定义，仿真，HMI和企业系统集成（NI，OSIsoft）来管理连接的电池组）。

我们预计这些技术的实施将在不久的将来对制造商产生变革性的影响。IDC预测，到2022年，将有40％的IoT平台供应商集成仿真平台，系统和功能来创建数字双胞胎，而70％的制造商将使用该技术进行仿真和场景评估，从而将设备故障减少30％。

在这一机会不断涌现的同时，从中创造价值的关键将是将这些关键技术相互集成。这是一项具有挑战性的壮举，成功的实施将需要技术，领域专业知识和合作伙伴生态系统的正确组合。

标签： 工业物联网
关于作者
戴维·伊默曼

David Immerman是PTC公司市场营销团队的业务分析师，在技术，趋势，市场和其他主题方面提供思想领导力。之前，David是451 Research物联网渠道的行业分析师，主要负责智能交通领域和汽车技术市场，包括车队远程信息处理，联网汽车和自动驾驶汽车。他还花了很多时间研究支持物联网的技术和其他垂直行业，包括工业。在451 Research之前，David在IDC从事市场研究。