数字孪生(Digital Twin),顾名思义,是物理产品在虚拟空间中的数字化双胞胎。这个“双胞胎”不仅与它真实空间中的孪生兄弟形似,能模拟产品的实际运行,而且还能通过安装在产品上的传感器反馈回来的数据,反映产品的运行状况,乃至改变产品的形态。
例如,西门子建立了贯穿于产品生命周期各环节间的数据模型,仿真模拟一些工厂的实际操作空间;通用电气与ANSYS公司借助数字孪生概念,提出物理机械和分析技术融合的实现途径,让每个引擎,每个涡轮,每台核磁共振都拥有一个数字化的“双胞胎”;德国软件公司SAP利用数字孪生概念,在产品试验阶段采集设备的运行状况,通过分析后得出产品的实际性能,再与需求设计的目标比较,从而形成产品研发的闭环体系。不仅如此,波音737危机,其实也应利用数字孪生,来总结经验,避免悲剧。而“数字孪生”将是除了常规检修之外,能帮助企业克服这些挑战的有力工具。
数字孪生将与物理产品之间建立双向的、不间断的闭环信息反馈,对产品进行持续的优化;而其收集到的数据也将对第三方开放,借助外部合作伙伴的力量充分挖掘数字孪生的价值。埃森哲于《数字孪生:打造生力产品,重塑客户体验》中指出,数字孪生将帮助企业把产品变为一个动态的平台,持续地感受客户需求,把握住“天时地利”,为客户提供更好的产品和服务,从而推动企业的核心流程和客户体验的颠覆性升级。数字孪生可以推动创新。
此外,数字孪生还可以创造新的商业模式,如按产品运营效果付费,或提供软件类、授权类服务,咨询服务,物联网金融和保险服务等,助推平台类企业实现梦想。数字孪生可以对客户需求即时响应。随着产品迭代速度的增快,在市场中“抢占先机”才有可能在竞争中脱颖而出。传统的产品原型设计和验证需要生产出物理产品,重复多次的验证耗时耗力,而产品的实际运行数据的反馈却几乎没有。数字孪生技术,可以帮助企业提高研发、制造和供应链的适应性和灵活性。
数字孪生可以优化客户的整段购物旅程,提供沉浸式和差异化的购买体验来实现与顾客的互动。例如,将工程数据转换为真正沉浸式的产品体验和虚拟应用,使得汽车用户可通过交互式应用软件定制汽车外观和内饰。产品交付,并不意味着结束,售后服务不仅是企业能否获取顾客忠诚度的关键,它也体现了企业是否能对产品负责,在其质量、安全性、功能性等方面持续地优化。但在售后服务市场,制造企业往往因为缺少产品运行状况的信息,难以及时主动地提供客户需要的服务,数字孪生则可以解决这一困境。例如,特斯拉汽车身就安装了上百个传感器,当汽车出现故障,每一台汽车可以将其真实的运行参数等数据通过传感器反馈回数字模型中,制造公司通过分析这些数据,可以预测潜在的故障和隐患,从而降低发生驾驶事故的概率,并快速解决故障。为了不被工厂供应商超越,IBM正在营销“数字孪生”,作为其物联网计划的一部分,微软也在Azure的保护伞下推出了自己的数字孪生平台。
这些领域已经见证了数字孪生带来的变化:
航空:优化运营和维护对航空航天与国防行业降低成本和提高安全性而言至关重要,Ansys 数字孪生能够反映真实的运行状况,检测性能问题,执行设定的预测性维护,从而降低所需的预测和维护成本。
能源:一个包含数千台泵的炼油厂中,如果某个关键的泵发生故障,炼油厂就会停产,这将造成一天数百万美元的损失。通过创建数字孪生体,在数字世界中检测每一项资产设备的性能,预测设备故障。可以实现提前知晓故障并做出应对决策。
医疗:通过设计一种全新计算方法,研究人员能够追踪气雾剂中治疗药物颗粒从唇部到肺部的流动,以90%的效率把药物投放到目标肺肿瘤上。这相对于常规气雾剂治疗方法20%的效率而言是巨大的改进。这种新计算方法的成功要素之一是,利用患者肺部的实际几何结构研发了一种能够实现患者针对性治疗的人体数字孪生体。
风电厂 :针对特定农场的具体风力涡轮机进行定制,考虑到这台机器已经运行五年,需要承受这个特定位置的天气状况,而且与其他50台涡轮机一起运行。因此,必须对整个风电厂进行建模,该团队根据不断变化的风力条件来优化涡轮机,利用数字孪生体将风电场的输出提高5%。
Phoenix Contact Electronics:工程师采用Ansys Twin Builder创建能准确预测各个继电器剩余寿命的数字孪生体,可实时将传感器数据与仿真结果进行整合,以提前预测故障,这样就可以选择在生产线空闲时更换或维修继电器。
产品研发 :在Ansys Twin Builder的帮助下,通过数字孪生体创建组件级虚拟原型,共享产品的物联网信息,进而帮助研究人员提升产品可靠性,加快产品上市进程,减少物理测试需求,并改进产品研发工作。
毫无疑问,数字孪生的潜力巨大,它代表了许多产业领域的未来发展方向,昌普软件立足数字仿真技术开发10年,先行已经先发制人,可以给企业部署独立于平台且基于物理场的数字孪生来加速数字化转型,仿真工具可以助力不同行业制造商节约成本、创造新的营收来源从而给企业带来巨大价值。
虚拟场景应用 - 全栈开发团队
十年历程,始于2009年,仅专注 “3D可视化” 技术解决方案
数字孪生(Digital Twin),顾名思义,是物理产品在虚拟空间中的数字化双胞胎。这个“双胞胎”不仅与它真实空间中的孪生兄弟形似,能模拟产品的实际运行,而且还能通过安装在产品上的传感器反馈回来的数据,反映产品的运行状况,乃至改变产品的形态。
例如,西门子建立了贯穿于产品生命周期各环节间的数据模型,仿真模拟一些工厂的实际操作空间;通用电气与ANSYS公司借助数字孪生概念,提出物理机械和分析技术融合的实现途径,让每个引擎,每个涡轮,每台核磁共振都拥有一个数字化的“双胞胎”;德国软件公司SAP利用数字孪生概念,在产品试验阶段采集设备的运行状况,通过分析后得出产品的实际性能,再与需求设计的目标比较,从而形成产品研发的闭环体系。不仅如此,波音737危机,其实也应利用数字孪生,来总结经验,避免悲剧。而“数字孪生”将是除了常规检修之外,能帮助企业克服这些挑战的有力工具。
数字孪生将与物理产品之间建立双向的、不间断的闭环信息反馈,对产品进行持续的优化;而其收集到的数据也将对第三方开放,借助外部合作伙伴的力量充分挖掘数字孪生的价值。埃森哲于《数字孪生:打造生力产品,重塑客户体验》中指出,数字孪生将帮助企业把产品变为一个动态的平台,持续地感受客户需求,把握住“天时地利”,为客户提供更好的产品和服务,从而推动企业的核心流程和客户体验的颠覆性升级。数字孪生可以推动创新。
此外,数字孪生还可以创造新的商业模式,如按产品运营效果付费,或提供软件类、授权类服务,咨询服务,物联网金融和保险服务等,助推平台类企业实现梦想。数字孪生可以对客户需求即时响应。随着产品迭代速度的增快,在市场中“抢占先机”才有可能在竞争中脱颖而出。传统的产品原型设计和验证需要生产出物理产品,重复多次的验证耗时耗力,而产品的实际运行数据的反馈却几乎没有。数字孪生技术,可以帮助企业提高研发、制造和供应链的适应性和灵活性。
数字孪生可以优化客户的整段购物旅程,提供沉浸式和差异化的购买体验来实现与顾客的互动。例如,将工程数据转换为真正沉浸式的产品体验和虚拟应用,使得汽车用户可通过交互式应用软件定制汽车外观和内饰。产品交付,并不意味着结束,售后服务不仅是企业能否获取顾客忠诚度的关键,它也体现了企业是否能对产品负责,在其质量、安全性、功能性等方面持续地优化。但在售后服务市场,制造企业往往因为缺少产品运行状况的信息,难以及时主动地提供客户需要的服务,数字孪生则可以解决这一困境。例如,特斯拉汽车身就安装了上百个传感器,当汽车出现故障,每一台汽车可以将其真实的运行参数等数据通过传感器反馈回数字模型中,制造公司通过分析这些数据,可以预测潜在的故障和隐患,从而降低发生驾驶事故的概率,并快速解决故障。为了不被工厂供应商超越,IBM正在营销“数字孪生”,作为其物联网计划的一部分,微软也在Azure的保护伞下推出了自己的数字孪生平台。
这些领域已经见证了数字孪生带来的变化:
航空:优化运营和维护对航空航天与国防行业降低成本和提高安全性而言至关重要,Ansys 数字孪生能够反映真实的运行状况,检测性能问题,执行设定的预测性维护,从而降低所需的预测和维护成本。
能源:一个包含数千台泵的炼油厂中,如果某个关键的泵发生故障,炼油厂就会停产,这将造成一天数百万美元的损失。通过创建数字孪生体,在数字世界中检测每一项资产设备的性能,预测设备故障。可以实现提前知晓故障并做出应对决策。
医疗:通过设计一种全新计算方法,研究人员能够追踪气雾剂中治疗药物颗粒从唇部到肺部的流动,以90%的效率把药物投放到目标肺肿瘤上。这相对于常规气雾剂治疗方法20%的效率而言是巨大的改进。这种新计算方法的成功要素之一是,利用患者肺部的实际几何结构研发了一种能够实现患者针对性治疗的人体数字孪生体。
风电厂 :针对特定农场的具体风力涡轮机进行定制,考虑到这台机器已经运行五年,需要承受这个特定位置的天气状况,而且与其他50台涡轮机一起运行。因此,必须对整个风电厂进行建模,该团队根据不断变化的风力条件来优化涡轮机,利用数字孪生体将风电场的输出提高5%。
Phoenix Contact Electronics:工程师采用Ansys Twin Builder创建能准确预测各个继电器剩余寿命的数字孪生体,可实时将传感器数据与仿真结果进行整合,以提前预测故障,这样就可以选择在生产线空闲时更换或维修继电器。
产品研发 :在Ansys Twin Builder的帮助下,通过数字孪生体创建组件级虚拟原型,共享产品的物联网信息,进而帮助研究人员提升产品可靠性,加快产品上市进程,减少物理测试需求,并改进产品研发工作。
毫无疑问,数字孪生的潜力巨大,它代表了许多产业领域的未来发展方向,昌普软件立足数字仿真技术开发10年,先行已经先发制人,可以给企业部署独立于平台且基于物理场的数字孪生来加速数字化转型,仿真工具可以助力不同行业制造商节约成本、创造新的营收来源从而给企业带来巨大价值。
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