数字孪生技术：超越火箭科学

实际上，数字孪生是 火箭科学。毕竟，几十年前，美国宇航局使用当时所谓的配对技术来模拟一个遥不可及的环境。今天，我们使用术语数字孪生，我将其定义为流程、产品或服务的虚拟模型。实物资产的这种完整的 360° 数字表示主要用于工业领域。很快，它们将在从食品和饮料到零售和医疗保健的垂直领域得到更广泛的应用。

数字孪生及其密切相关的数字线程增加了端到端的生命周期维度，将成为获得竞争优势和产生更好业务成果的关键。一方面，它们将有助于优化设计阶段并产生更可靠的流程、设备和操作。随着时间的推移，了解资产的表现会为改进提供洞察力，并最终带来更大的盈利能力。

数字孪生 101

多种技术趋势的融合将推动双胞胎的激增。首先，物联网的不间断增长。用传感器的爆炸式增长和近乎普遍的连接来检测现实世界，改变了我们访问现实世界数据的能力。

此外，我们吸收和分析由云、人工智能和机器学习提供支持的大量可用数据的能力改变了我们产生洞察力的能力。此外，3D、增强现实 (AR)、虚拟现实 (VR) 和扩展现实的进步 (XR) 使我们能够将这些见解应用到现实世界中，数据叠加和事件增强了操作员关闭循环并将这些见解转化为行动的能力。

事实上，多种技术的融合使数字孪生成为一种可行的方式，通过赋予所有数据当前和未来的意义来获取价值。事实上，可靠、准确的数据是任何数字孪生或数字线程框架的核心。它将在数字资产或流程生命周期中进行协作的人员从设计师、工程师、工厂和供应链经理到客户或最终用户联系在一起。

这并不是说数字孪生是最终结果、产品、成果或技术本身 .这是一个动态数据支持的框架，作为业务推动者导致 结果、产品、成果或新技术。这是达到目的的手段，目的是用真实世界的数据解决一个真实世界的问题。

数字孪生和生命周期

在创建数字双胞胎时，物理资产在其设计和运营生命周期中生成数据，从而实现统一的生命周期模拟。

数字模拟从过去和现在的操作中学习，并对未来的操作进行预测，然后将其转化为现实世界的行动。

数字孪生可以在概念阶段开始创造价值，例如，在分析和迭代设计备选方案时。

除此之外，在运营阶段，它们使公司能够在问题发生之前预测和缓解问题，从而实现安全、高效和具有成本效益的运营。 Gartner 是这样说的：“当将孪生数据与业务规则、优化算法或其他规范性分析技术相结合时，数字孪生可以支持人类决策甚至自动化决策。”然而，要做到这一点，双胞胎必须准确地代表设备或设备的物理、通信和操作方面。

因此，在生命周期的任何阶段，信息架构和数据管理都是通过数字孪生表示（手段）创造有意义的价值（最终）的明确前提。

当今如何使用数字孪生

数字孪生在工业中很普遍，尤其是在整个设施生命周期的工厂优化方面。工厂范围内的数字孪生提供了从资本支出到运营支出阶段的整个运营模型。这从初步设计开始，经过建造阶段，然后是运营优化，最后是在生命周期结束时的高效退役。

数字孪生可以实时更新，因此当物理设施上线时，它会得到全面反映——包括维护、连接、安全和性能/生产变量。物理设施的任何变化都会在虚拟模型中自动更新。

可以通过这种方式预先测试优化的想法，以评估提议的更改对盈利能力的影响。这消除了构建原型的需要（和费用）。它还可以缩短投资回报周期。

同样，在包装商品中，数字孪生可以帮助管理产品生命周期。通过基于消费者偏好的数字模拟，新产品可以被赋予生命并更快地迭代，而无需在每个阶段重新创建实体产品。一旦进入零售店，就可以使用数字孪生模型来模拟买家的兴趣和行为，从而创造更好的客户体验并推动销售。

医疗机构开始使用数字孪生来更好地了解我们的身体以及疾病和治疗的影响。医生将很快能够以虚拟方式练习和完善程序。研究人员已经在构建 3D 虚拟大脑和心脏，以帮助克服 2D 图像带来的局限性。

我会有数字孪生吗？

数字孪生不仅适用于企业。从智能手机、健身追踪器、健康应用程序和社交媒体，更不用说我们的智能家居设备——人们产生了大量数据（著名的“量化自我”就是一个例子）。

我们可能很快就会拥有一份自己的副本，用于自我保健并过上更富有成效的生活，成为一名数字患者和一名身体患者。例如，我们最终能否看到吃炸薯条和吃藜麦对我们的数字身体的影响？毫无疑问，我们的数字孪生将能够像机器一样学习并教我们“优化”我们的运营。

当然，这样的个体双胞胎将重新关注隐私。为了让这些数字孪生在消费领域获得牵引力，数据的所有者——人——需要控制。随着时间的推移，新的以隐私为中心的技术（例如差分隐私、联邦学习、同态加密和零知识证明）的部署可能有助于通过设计确保数据的所有权。

未来就在眼前：用数字孪生扩展我们的现实

企业可以利用数字孪生来帮助识别和解决以前未知或无法解决的问题，并更有效地进行创新。资产和流程的复杂性不断增加，因此对速度和敏捷性的要求将会增加。因此，当用于解决现实世界的问题时，数字孪生可能是解决和解决这个看似棘手的悖论并成为业务成功的基石的好方法。

数字孪生可以被认为是一种将 IT、运营、研发、营销和业务统一起来的新型协作解决方案，也是一种有效融合从 IoT 到云再到 AI 到扩展现实的多种新技术平台的方法。复杂的现实世界问题。解决这些真实的问题将引导我们提出新的问题，例如：五年后数字将如何定义现实？

Hervé Coureil 是施耐德电气的首席数字官，他在那里工作了 20 多年。 Herve 管理着一个全球团队，负责推动施耐德电气内部的数字化转型，并通过技术和服务以及生态系统合作伙伴支持客户的数字化转型。在担任此职位之前，他曾担任首席信息官，在财务和业务发展方面工作了大约 15 年，担任施耐德电气 IT 业务部门的首席财务官 (CFO)，以及亚太地区的首席财务官和企业并购官。