想象一下，未來(lái)，當(dāng)人類的宇航員在遙遠(yuǎn)的外太空要執(zhí)行一項(xiàng)緊急的艙外修復(fù)任務(wù)，沒(méi)有時(shí)間空間進(jìn)行實(shí)際預(yù)演，也沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可資借鑒。環(huán)境極度危險(xiǎn)，機(jī)會(huì)只有一次。怎么辦?這時(shí)，我們的宇航員卻不慌不忙，他將操作涉及的各種參數(shù)、包括外部環(huán)境、時(shí)間、溫度等等整合在一起，完全模擬出一個(gè)和現(xiàn)實(shí)一模一樣的虛擬環(huán)境，進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，直到找出最佳的操作方式和流程。將這套最佳方案輸入到要執(zhí)行任務(wù)的太空機(jī)器人程序中，用最精確合理的操作在規(guī)定時(shí)間完成艙外修復(fù)任務(wù)，將危險(xiǎn)和失誤降到了最低。
再想象一下，未來(lái)，當(dāng)你需要建造一個(gè)大型的工廠，施工精密、流程復(fù)雜。但資金卻有限。怎么辦?這時(shí)，負(fù)責(zé)施工的工程師在沒(méi)有建造之前，就對(duì)工廠進(jìn)行仿真和模擬，虛擬出建造工廠的最佳流程，再將真實(shí)參數(shù)傳給實(shí)際的工廠建設(shè)。這樣，不僅有效減少誤差和風(fēng)險(xiǎn)，還能最大限度的節(jié)省成本，減少損耗。甚至，當(dāng)廠房和生產(chǎn)線建成之后，日常的運(yùn)行和維護(hù)也可以不斷進(jìn)行虛擬交互，迅速找出問(wèn)題所在，提高工作效率。
甚而，未來(lái)，當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)制造任何產(chǎn)品時(shí)，你不必先制造出實(shí)體零部件，然后才能對(duì)設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量和可制造性進(jìn)行評(píng)估。你可以預(yù)先模擬真實(shí)環(huán)境，在產(chǎn)品被實(shí)際制造出來(lái)之前，就可以預(yù)測(cè)其成品質(zhì)量，識(shí)別是否存在設(shè)計(jì)缺陷。
實(shí)際上，上面描述的場(chǎng)景已經(jīng)不僅僅是存在與“未來(lái)”的想象了，就在當(dāng)下，“數(shù)字孿生”技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到了包括航空航天、制造業(yè)等很多的領(lǐng)域。借助“數(shù)字孿生”技術(shù)對(duì)操作流程進(jìn)行數(shù)字化虛擬，模擬一個(gè)和“現(xiàn)實(shí)世界”完全一致的孿生的“虛擬世界”，讓我們?cè)诔霈F(xiàn)問(wèn)題之前就解決問(wèn)題，更好的規(guī)劃我們的未來(lái)。
數(shù)字孿生是美國(guó)宇航局首創(chuàng)的技術(shù)，用于在極遠(yuǎn)、極危險(xiǎn)的環(huán)境中監(jiān)控和操作復(fù)雜系統(tǒng)。憑借記錄實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)，并將其處理成模型仿真的能力，其價(jià)值很快在遠(yuǎn)程、苛刻或危險(xiǎn)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了證明。
由于數(shù)字孿生并不是一個(gè)龐大而可怕的技術(shù)，不會(huì)引起代價(jià)高昂的停機(jī)，也不會(huì)因漫長(zhǎng)的設(shè)計(jì)過(guò)程而影響最終的收益。如今，幾乎任何制造商都可以從支持傳感器和連接IoT 的機(jī)器及設(shè)備收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)與基于云的機(jī)器學(xué)習(xí)和熟悉的 CAD 可視化系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，以數(shù)字化方式為物理對(duì)象創(chuàng)建虛擬模型，來(lái)模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，并通過(guò)搭建整合制造流程的數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃到制造執(zhí)行的全過(guò)程數(shù)字化。數(shù)字孿生將現(xiàn)實(shí)與虛擬世界無(wú)縫連接，全過(guò)程賦能制造業(yè)，助力制造業(yè)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型!
對(duì)于制造商的價(jià)值
我們可以將數(shù)字孿生想像成生產(chǎn)環(huán)境中的制造資產(chǎn)(一件成品、一套流程、一個(gè)工廠機(jī)器人)的虛擬副本，利用在多種性能條件下從資產(chǎn)及其環(huán)境中收集到的數(shù)據(jù)，可以將此副本建模成 3D 虛擬化，從而主動(dòng)修復(fù)和規(guī)劃設(shè)備服務(wù)、設(shè)計(jì)制造流程、操作工廠、預(yù)測(cè)設(shè)備故障或提高運(yùn)營(yíng)效率以及改進(jìn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
我們相信任何制造商都可以利用數(shù)字孿生技術(shù)，在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的虛擬環(huán)境中進(jìn)行創(chuàng)建、生成、測(cè)試和驗(yàn)證的能力將成為在未來(lái) 2-3 年內(nèi)的核心競(jìng)爭(zhēng)力?；蛟S這就是為什么Gartner* 認(rèn)為數(shù)字孿生技術(shù)是 2017 年 十大戰(zhàn)略技術(shù)趨勢(shì)之一，未來(lái)制造將是虛實(shí)融合的“數(shù)字孿生”!
助力制造商快速獲益
我們可以利用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)診斷停機(jī)或維護(hù)事件，或者將問(wèn)題消除在萌芽之中，從而減少生產(chǎn)成本和停機(jī)時(shí)間。這不但避免了災(zāi)難性的故障，而且有效提升了運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的靈活性。假設(shè)我們的監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)測(cè)即將出現(xiàn)泵堵塞或故障，在沒(méi)有用于更換的部件，我們也承擔(dān)不起停機(jī)損失的情況下，數(shù)字孿生仿真可以根據(jù)財(cái)務(wù)影響的定量分析為我們提供調(diào)整性能或安全推遲維護(hù)時(shí)間的選項(xiàng)。
在生產(chǎn)制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)師和工程師都會(huì)追求重大突破，但大多數(shù)創(chuàng)新周期都是漸進(jìn)式的改進(jìn)。我們可以利用數(shù)字孿生虛擬化技術(shù)深入探究現(xiàn)有設(shè)備、工藝或產(chǎn)品是如何隨著時(shí)間的推進(jìn)而演變的，利用這些信息來(lái)調(diào)整和驗(yàn)證新的原型，并以更低成本、更快地將更好的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。這使得真正的突破更易于實(shí)現(xiàn)、更加經(jīng)濟(jì)高效，并且與完整的產(chǎn)品生命周期更加一致。
整體分析法
如果我們的企業(yè)已經(jīng)收集了大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并且長(zhǎng)期以來(lái)一直使用 CAD 和其他可視化系統(tǒng)，現(xiàn)在我們就可以利用基于云的分析功能將這些現(xiàn)有資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為工具，從而幫助我們優(yōu)化流程、節(jié)省資金并且加速創(chuàng)新。
在微軟企業(yè)服務(wù)部門中，我們相信制造商可以將整體分析方法應(yīng)用于數(shù)字孿生服務(wù)，包括戰(zhàn)略規(guī)劃、部署和采用。我們可以幫助各大制造企業(yè)定義對(duì)于制造業(yè)務(wù)具有最大影響力的數(shù)字孿生場(chǎng)景，將產(chǎn)品創(chuàng)新以及制造的效率和有效性提升至全新的高度。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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