工业数字孪生，带你走近工业互联网

提到作为新基建的工业互联网，首先要讲的一个概念就是“数字孪生Digital Twin”，或者说数字双胞胎、数字映像、机器数字双胞胎。

数字孪生的概念最早由密歇根大学的Michael Grieves博士于2002年提出（最初的名称为“Conceptual Ideal for PLM”），至今有超过15年的历史。但直到工业互联网的出现，数字孪生才真正得到了应用。

      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，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。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。 [1] 

数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，目前在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。目前在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域。

      在制造业中，数字孪生的价值提供了一个独一无二的机会来模拟、验证和优化整个生产系统。它还能够测试如何依靠生产流程、生产线和自动化来构建产品的所有主要部件和子组件。依靠数字孪生，我们也可以整合物流方面的内容。厂内物流系统的数字孪生可以帮助计划团队设计一个有效的物流解决方案来满足生产线的需要。厂内物流可能是制造过程的数字孪生的一部分，也是物流系统的物理组成部分。自动导向的车辆AGV、机架、箱子和运输工具将成为生产系统的数字双体的一部分—即“智能工厂”。

      我们必须强调，虽然规模较小的组织可能不需要数字孪生的所有元素，但更小的制造公司也有一些将数字孪生变得至关重要的因素。如果没有这些，一个小型的、敏捷的制造商将无法继续在竞争中取得成功。

       当今社会，我们生产的所有产品基本上都是智能产品。我们的许多客户正在寻找方法来改善他们使用过程中的智能产品与他们之间的联系。监控产品的使用可以为将来改进产品提供大量的信息。不仅如此，将一些智能产品彼此连接可能产生一种新的商业模式，这可能会带来更多的竞争性产品。
例如，飞机引擎制造商可以出售“飞行时间”，而不是直接销售引擎。当一家航空公司购买引擎“飞行时间”的时候，它会花费更少的资本预算，甚至得到更好的服务，从制造商承诺提供更高水平的服务维护中受益。引擎制造商只有在引擎投入实际使用后才会得到付款，所以它必须确保它不断地监控引擎，提供关于如何使用和服务这些引擎的建议，并且还需要做一些维护、修理和检修工作。

      我们可以在任何地方找到智能产品。例如，我们有一个客户生产重型吊车。几年前，客户修改了产品，生产智能起重机。该公司的终端客户可以按小时购买“起重能力”，而不是购买起重机。通过安装传感器，公司收集使用信息，然后向终端客户提供如何使用起重机才能实现更长的生命周期和更大的提升力的反馈。

       许多航空公司都在研究如何执行去火星的整体设想，试图颠覆航天航空业。其中一个创新的思想家是埃隆·马斯克和他的公司SpaceX。SpaceX的着陆和再利用曾经一度被认为是异想天开，他通过大量使用数字孪生技术，推出了新型运载火箭，并将价格降低了40%，他们仍在努力将价格进一步拉低。

     SpaceX正在颠覆航天业，而其他公司也在跟进。联合发射联盟公司现在有一个管理团队，他们希望降低成本。斯派克航空公司，一家试图制造超音速喷气式飞机的公司，正在加速开发和增加资金。年轻的公司正在让投资者有信心为这些新项目提供资金，而这些资金正在让年轻的、有创新精神的公司进入市场—这一市场产生了巨大的颠覆性影响。