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今天和大家聊聊数字孪生。

自”工业4.0”愿景被广泛接受以来，产业界一直在谈数字孪生。数字孪生究竟能为制造业带来什么价值？

数字孪生彻底改变了工程师设计和制造产品的方式，能够快速从失败中学习，快速迭代和演变，成为“快鱼”，没有利用数字孪生技术的落后者将很难赶上竞争对手，终将被市场淘汰。

什么是数字孪生？

数字孪生，英文名是Digital Twin，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，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

你也可以把数字孪生理解成：

一方面通过实时收集物理空间中的现实机器和设备的运转状况、环境信息等，另一方面，在虚拟空间上构筑机器和设备，使用这些数字信息(模型)实施模拟，由此，实现设计的改善与环境相应的动作指示，实现故障预测等解决方案。

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对制造业而言，数字孪生有何价值？

数字孪生的价值，就是能够减少产品设计、制造过程、系统规划和生产设施设计所需的时间，缩短上市时间；

通过快速迭代持续优化产品技术性能；

帮助公司变得更加灵活，降低成本，提高质量，提高公司各层次的生产力；

支持新的商业模式，创造颠覆性机会。

制造业有望通过数字孪生，实现高效的设计开发和运营管理成本优化。

如何实现数字孪生？

近年来，物联网的出现使我们能够实时获取广泛分布的物品的详细信息，数字孪生不再只是概念，而已经渗透至人类的现实应用中。

要实现数字孪生，需要在虚拟空间中创建理想模型原型，并高精度模拟现实世界中可能出现的详细物理现象。

还可以集成具有多种物理现象的各种组件设计仿真模型，进行系统验证，并从真实物理空间获取测量数据，并将其再现到虚拟空间中，从而实现维护和故障预测。

除了CAE工具之外，Ansys还提供了一种全面的数字孪生环境，系统仿真平台能够通过退化技术将系统捕获到系统中，同时保持较高的精度，从而实现高精度的组件级模拟。

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利用数字孪生的有效设计

产品开发周期趋于缩短，越来越难以通过设计人员所设想的CAE和原型验证来涵盖所有条件。

Ansys提倡的数字孪生，可以将实际使用的产品的环境和使用情况作为数据吸收，并反馈到开发过程中。

结果是，可以提高产品的市场竞争力，延长产品的使用周期，提高使用便利性，节省浪费，降低成本。

具体来说，数字孪人有以下效果。

提供高质量的产品和维护服务

目前的现状，是在设计和维护人员之间，信息仅通过手册等文档传递，因此即使在设计中使用CAE进行模拟，也不能用于维护。通过构建数字孪生环境，可以实现以下好处。

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利用设计中创建的数据，提供更高质量的产品和维护服务，并为维护和维护创建简并模型(ROM)。

创建和使用用户友好型GUI，使维护人员能够即时判断和响应情况。维护人员可以安全地使用模拟来尝试相应的方法，而不需要实际使用设备来尝试。

应对AI所没有的设计者视点故障

AI通过来自传感器的信息进行学习，并通过故障模式进行识别。因此，可以应对直接的原因，但是为什么会发生这种情况的根本原因还需要调查。

另外，虽然可以在故障的初期阶段进行判断，为了实现预测，还是需要从故障中学习。

而设备使用的环境、使用频率等因设备的不同而不同，因此向AI提供理想的数据是非常困难的。

Ansys的数字孪生可以通过使用退化技术的模拟来确定未安装传感器的内部温度和寿命，通过传感器获取环境和使用频率来预测设备的每个部件的耐用性。

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“感谢冠卓咨询老师对项目组的全程辅导，通过做项目我们学会了如何用系统科学的方法分析研究问题；开阔了我们的视野并让我们的管理人员明白了团队协作的重要性。”

———北京某公司总经理 苏先生