美國宇航局在2010年技術路線圖中引入了“數(shù)字雙胞胎”一詞，描述了太空旅行的工具。近十年后，“數(shù)字雙胞胎”成為了一個關鍵工具。它可以拍攝地面空間。我們正在展示全球工業(yè)4.0的數(shù)字雙胞胎的演變：從自動化到自治。
談到第四次工業(yè)革命中的“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，但“數(shù)字化”自第三次革命以來就已存在。數(shù)字包括基于規(guī)則的計算形式，其反應類似于右腦邊緣系統(tǒng)?，F(xiàn)在的不同之處在于數(shù)字化可以學習，調(diào)整和發(fā)展洞察力，使行業(yè)能夠感知，分析，行動和優(yōu)化。數(shù)字雙胞胎技術是這種發(fā)展的基本要素。
什么是數(shù)字雙胞胎?讓我們從NASA的原始定義開始，這個定義今天仍然非常準確：“使用最佳可用物理模型的對象或系統(tǒng)的超逼真數(shù)字模擬?？紤]連續(xù)傳感器更新和完整的歷史數(shù)據(jù)，以反映現(xiàn)實世界雙胞胎的生命。數(shù)字雙胞胎通過建議改變使用情況并提高任務的成功概率來減輕損害或退化。“
“Digital Twin”聽起來很簡單。
簡單的名稱，直到考慮到受益于數(shù)字雙胞胎技術的各種用途的行業(yè)的廣度和數(shù)量：
- 航空航天與國防
- 農(nóng)業(yè)
- 房屋
- 礦業(yè)
- 汽車和運輸
- 電子產(chǎn)品
- 機器/設備制造
- 能源和公用事業(yè)
- 金融服務
- 醫(yī)療保健和生命科學
- 政府
- 零售
- 消費品
該清單很廣泛，幾乎包括所有行業(yè)。在這些行業(yè)中，數(shù)字雙胞胎技術用于其他：
- 生命周期文檔
- 3D表示
- 造型
- 模擬
- 數(shù)據(jù)建模
- 模型同步
- 可視化
- 監(jiān)控
- 連接分析
- 控制
當考慮到技術可以使用的驚人的數(shù)量時，數(shù)字雙胞胎技術的力量變得清晰。
當我們談論數(shù)字結(jié)對的自治時，我們談論的是什么。
數(shù)字雙胞胎，至關重要 - 只是自治演變的一部分。對于這種發(fā)展同樣重要的是：人工智能和領域?qū)I(yè)知識。
對于自動駕駛汽車 - 汽車，卡車，船舶，工業(yè)機器人等 - 現(xiàn)實世界是訓練AI的場所。
為了安全和功效，訓練AI的地方是在數(shù)字雙胞胎的虛擬世界中。
Nvidia最近宣布推出一款基于云的開源虛擬試驗場，用于自動駕駛汽車。開源將允許公司在數(shù)百萬個場景中的數(shù)千個虛擬車輛中訓練AI。它不需要“在現(xiàn)實生活中”(IRL)存在并且導致零體數(shù)。
專業(yè)知識是自治的秘訣。
成功的工業(yè)公司及其智能硬件/軟件合作伙伴已經(jīng)了解了在各種環(huán)境和條件下有效的方法。結(jié)合正確的數(shù)字雙胞胎技術，更智能，更自信的人工智能和深層領域?qū)I(yè)知識可以加速向自治的演進。
工業(yè)自治是一個五步進化的進程：
- 人類主導
- 以人為本/機器支持
- 機器領導/人力支持
- 機器領導/人治
- 機器控制
隨著工業(yè)或機器步驟上升，所需人數(shù)減少。
人們從“在循環(huán)中”轉(zhuǎn)變 - 觸發(fā)自動化的工業(yè)事件，即使在遠程控制室也在“循環(huán)”。遠程監(jiān)督越來越多的自主活動的遠程操作員有權對抗或糾正它們。我相信自治將很快發(fā)展出摩爾定律類型的“自治商數(shù)”(AQ)。它將確定需要多少人類遠程操作員才能確保自動機器和過程的安全性和有效性。例如，它可能是一個人監(jiān)督10個自動駕駛車輛或一個人到100個自主過程。AQ越高，自主性越大。
數(shù)字雙胞胎的終極價值
早些時候引用了NASA對數(shù)字雙胞胎的原始定義。我的首選定義聽起來更簡單;“物理資產(chǎn)的數(shù)字反映。”直到有人意識到世界上每個工廠的每個工業(yè)對象都有自己的數(shù)字雙胞胎。這些數(shù)字雙胞胎中的每一個都具有用于每個對象的規(guī)劃，設計，操作，維護等的多個狀態(tài)。此外，如上所述，數(shù)字雙胞胎涉及每個行業(yè)的廣泛領域的眾多任務。
目前估計有75億潛在的數(shù)字雙胞胎在全球工業(yè)中。我們發(fā)現(xiàn)最高價值是以開放，可互操作和獨立于供應商的方式將所有數(shù)字雙胞胎中的數(shù)據(jù)提供給所有流程中的所有其他數(shù)字雙胞胎。
數(shù)字雙工技術的目的是使所有功能完全數(shù)字化。
此操作在多個公司的所有工業(yè)流程的生命周期中完全協(xié)作，而不會丟失任何數(shù)據(jù)，分析或時間。數(shù)字雙胞胎在不同階段提供不同的能力。但是，主要要求是實現(xiàn)從一個階段到另一個階段的切換，從一個公司到另一個公司，沒有這些耗時且昂貴的損耗。數(shù)字化不足以實現(xiàn)自治。數(shù)字雙技術是必要的關聯(lián)基礎組織。
例如，我的公司ABB在每個階段使用數(shù)字雙胞胎削減了建造電力變電站所需時間的近一半。每個過程的減少意味著在規(guī)劃，設計和建造中部署操作(操作和維護數(shù)字雙胞胎后來發(fā)揮作用)。
前數(shù)字雙胞胎，建造一個變電站需要18個月，但這些只需要建造四個月。
工程公司和我們之間的來回通信。每一方都會將他們的輸入數(shù)字化，但其他各方會將其打印出來，編輯，重新數(shù)字化，發(fā)送給其他人，等等。用于規(guī)劃，設計和建造的數(shù)字雙胞胎使我們能夠?qū)?4個月的計劃減少到7個月。我們還實現(xiàn)了60%的節(jié)省，并在11個月而不是18個月內(nèi)建造了變電站。一旦變電站上線，運營和維護工作就變得更加容易，因為協(xié)作數(shù)字雙胞胎內(nèi)置于所有變電站功能中。
Digital twins支持全球協(xié)作技術平臺。
數(shù)字雙胞胎的最終價值在于創(chuàng)建一個協(xié)作的全球技術平臺，而不僅僅是來自一家公司。這項技術將在所有公司 - 數(shù)字存儲功能。數(shù)字雙技術有助于在整個生命周期中共享每個工業(yè)對象的每個功能。將其與高可信度(即安全，公平和合乎道德)的人工智能和深厚的專業(yè)知識相結(jié)合，您將獲得工業(yè)4.0的數(shù)字化自治世界。
對于新一代機器人來說，必不可少的是人們或其他硬件無法到達的地方。例如：
“數(shù)據(jù)中心治安官”漫游無休止的云服務服務器場，尋找并更換故障服務器。
“馬達履帶式”機器人在馬達內(nèi)部工作，修理和維護在太狹窄且對人類危險的空間中。
機器人“變壓器潛水員”節(jié)省了排放深水下石油變壓器的成本，找到了需要維修和重新加油的區(qū)域。
到了20世紀90年代，人們正在觀察并試圖控制數(shù)百人。今天，有成千上萬的設備向工業(yè)控制室“報告”。這個科技行業(yè)的人們普遍面臨著無法緩解的壓力。提前退休似乎是石油和天然氣，公用事業(yè)，運輸和采礦等控制室行業(yè)的唯一選擇。
因此，數(shù)字雙技術的幫助。在這項新的工業(yè)活動的每個階段，他們都需要幫助。隨著工業(yè)4.0從自動化發(fā)展到自治，大部分幫助將來自數(shù)字雙胞胎 - 由人工智能和領域?qū)I(yè)知識增強。數(shù)字雙胞胎將成為工作場所不可分割的一部分，服務于人與人共存。
即便如此，他們還需要對自治工業(yè)世界進行越來越全面和支持性的數(shù)字化表示，以便他們有效地開展工作。他們將獲得的幫助將為“數(shù)字雙胞胎”這一術語帶來新的，更加人性化的含義。
數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
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