数字孪生详解：加速创新与降本的核心技术

例如，今春第36届美洲杯将展示太空时代的超高速AC75单体帆船。试验中，某团队利用数字孪生技术模拟水手在新AC75艇上的表现，与以往测试方法相比，原型开发速度实现质的飞跃。

数字孪生现已部署于城市规划、医疗、汽车设计等领域，对制造业蕴含巨大潜力 —— 助力其在增强安全、提升生产力、提高效率的持续追求中突破。

细节在于数据

鉴于新近地位，“数字孪生”已成各类相关技术创新的统称。增强现实、增强用户界面、3D建模等均在其中。

此外还有“数字线索”概念。指支持资产全生命周期数据连接流动与整合视图的通信框架。作为产品或系统从创建到退役的终身记录，数字线索打通传统孤岛职能，实现跨职能洞察。

虽这些创新可能涉及相关功能，但真正数字孪生的核心在于数据 —— 纯粹而简单。数字孪生本质上是实时代表物理对象的数字数据生成或收集。

关联制造，若将核心组件拟人化：运营设备是肌肉，连接性是神经系统 —— 数字孪生，那是大脑。

正如我们直觉运用大脑记忆、记录、分析、处理、预测应对现实世界，数字孪生亦可在数字世界分析收集数据实现相同功能。在制造界，数字线索与数字孪生的数据输入优化运营职能，助力提升吞吐量与效率。

有意识工厂

制造领域高达90%的实时工厂数据未被利用，数字孪生为更好利用该信息获取流程洞察提供坚实基础。

从我们在Oulu“有意识工厂”的经验，我们亲历利用嵌入运营设备的智能通过数字孪生评估洞察。

例如生产环境监控。利用多种数据源，可观测湿度温度偏差，触发自动报警识别需调整或维护之处。

数字孪生还提供跨连接机器与数据源的自动化实时流程分析，加速错误检测与纠正。通过装配流程实时监控，每个机器人单元状态与进度可随时从中央用户界面查看，可见度直达单个产品。

基础设施至关重要

当然，实现此级洞察需要基础设施前提。

嵌入式智能是数字孪生首要条件。物联网（IoT）字面上正引爆制造设施传感器数量。这种数据生成能力越来越多地在设备设计阶段内置。处理标准化数据的能力也须由顶层分析专长匹配，以理解生成内容。

正确类型的灵活、稳健连接也至关重要。通常指超越Wi-Fi性能的工业级连接。制造商越多转向4G/LTE和5G专用无线网络，以提供数据饥渴运营技术所需的可靠性、安全性和高带宽。

作为数字化与工业4.0旅程一部分，制造商也在审视人工智能（AI）、机器学习、自动化和增强智能。但所有这些吸睛能力有一突出连接前提：低延迟。

实时与互联

在这方面，4G/LTE是提供数字孪生有效所需低延迟和快速响应时间的无线连接最低标准 —— 即时交付数据、支持操作员即时响应。这凸显了闪电般处理数据速度的需求，使边缘计算成为必备。

5G对制造业承诺更大，随标准演进与生态系统发展。5G标准持续开发中，后续版本将推出时间敏感通信等新能力。这将实现设备间通信控制的更紧密同步、改进定位与定位精度。

此外须考虑系统互联；凸显跨生产设施使用的各种标准和协议通信集成的需求。此处网络连接需提供简化流线型的“数据交换”，工业连接器作为让系统有效对话的重要方程式一环。

收益前景

供应商现加速解决这些基础设施前提，制造商的潜在收益巨大。自动化支持流程、实时报告、改进工厂绩效、卓越质量保证和快速响应时间，均由数字孪生工厂车间实况实现。

数字孪生方法为制造商提供绝佳方式，灵活建模如何配置工作流与资源以应对不断变化的产品需求与订单管线。

虽数字孪生能成就更多，但不取代人类触觉。工业4.0目标应为增强人类智能而非替代。数字孪生增强人类对制造流程的洞察，可以说能让“顺风驾舟”不仅实现于美洲杯，也实现于利用数据识别行业在安全、生产力和效率上的增益之中。

制造业 | 诺基亚网络