美國(guó)宇航局在2010年技術(shù)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(gè)關(guān)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(dòng)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(jì)算形式，其反應(yīng)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(xué)習(xí)，調(diào)整和發(fā)展洞察力，使行業(yè)能夠感知，分析，行動(dòng)和優(yōu)化。數(shù)字雙胞胎技術(shù)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(gè)定義今天仍然非常準(zhǔn)確：“使用最佳可用物理模型的對(duì)象或系統(tǒng)的超逼真數(shù)字模擬。考慮連續(xù)傳感器更新和完整的歷史數(shù)據(jù)，以反映現(xiàn)實(shí)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(wù)的成功概率來減輕損害或退化。“
“Digital Twin”聽起來很簡(jiǎn)單。
簡(jiǎn)單的名稱，直到考慮到受益于數(shù)字雙胞胎技術(shù)的各種用途的行業(yè)的廣度和數(shù)量：
- 航空航天與國(guó)防
- 農(nóng)業(yè)
- 房屋
- 礦業(yè)
- 汽車和運(yùn)輸
- 電子產(chǎn)品
- 機(jī)器/設(shè)備制造
- 能源和公用事業(yè)
- 金融服務(wù)
- 醫(yī)療保健和生命科學(xué)
- 政府
- 零售
- 消費(fèi)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(shù)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(dāng)考慮到技術(shù)可以使用的驚人的數(shù)量時(shí)，數(shù)字雙胞胎技術(shù)的力量變得清晰。
當(dāng)我們談?wù)摂?shù)字結(jié)對(duì)的自治時(shí)，我們談?wù)摰氖鞘裁础?/p>
數(shù)字雙胞胎，至關(guān)重要 - 只是自治演變的一部分。對(duì)于這種發(fā)展同樣重要的是：人工智能和領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)。
對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車 - 汽車，卡車，船舶，工業(yè)機(jī)器人等 - 現(xiàn)實(shí)世界是訓(xùn)練AI的場(chǎng)所。
為了安全和功效，訓(xùn)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(yàn)場(chǎng)，用于自動(dòng)駕駛汽車。開源將允許公司在數(shù)百萬個(gè)場(chǎng)景中的數(shù)千個(gè)虛擬車輛中訓(xùn)練AI。它不需要“在現(xiàn)實(shí)生活中”(IRL)存在并且導(dǎo)致零體數(shù)。
專業(yè)知識(shí)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(shù)，更智能，更自信的人工智能和深層領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)可以加速向自治的演進(jìn)。
工業(yè)自治是一個(gè)五步進(jìn)化的進(jìn)程：
- 人類主導(dǎo)
- 以人為本/機(jī)器支持
- 機(jī)器領(lǐng)導(dǎo)/人力支持
- 機(jī)器領(lǐng)導(dǎo)/人治
- 機(jī)器控制
隨著工業(yè)或機(jī)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(dòng)化的工業(yè)事件，即使在遠(yuǎn)程控制室也在“循環(huán)”。遠(yuǎn)程監(jiān)督越來越多的自主活動(dòng)的遠(yuǎn)程操作員有權(quán)對(duì)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(yuǎn)程操作員才能確保自動(dòng)機(jī)器和過程的安全性和有效性。例如，它可能是一個(gè)人監(jiān)督10個(gè)自動(dòng)駕駛車輛或一個(gè)人到100個(gè)自主過程。AQ越高，自主性越大。
數(shù)字雙胞胎的終極價(jià)值
早些時(shí)候引用了NASA對(duì)數(shù)字雙胞胎的原始定義。我的首選定義聽起來更簡(jiǎn)單;“物理資產(chǎn)的數(shù)字反映。”直到有人意識(shí)到世界上每個(gè)工廠的每個(gè)工業(yè)對(duì)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(gè)都具有用于每個(gè)對(duì)象的規(guī)劃，設(shè)計(jì)，操作，維護(hù)等的多個(gè)狀態(tài)。此外，如上所述，數(shù)字雙胞胎涉及每個(gè)行業(yè)的廣泛領(lǐng)域的眾多任務(wù)。
目前估計(jì)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(jià)值是以開放，可互操作和獨(dú)立于供應(yīng)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(shù)的目的是使所有功能完全數(shù)字化。
此操作在多個(gè)公司的所有工業(yè)流程的生命周期中完全協(xié)作，而不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)，分析或時(shí)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(shí)現(xiàn)從一個(gè)階段到另一個(gè)階段的切換，從一個(gè)公司到另一個(gè)公司，沒有這些耗時(shí)且昂貴的損耗。數(shù)字化不足以實(shí)現(xiàn)自治。數(shù)字雙技術(shù)是必要的關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)組織。
例如，我的公司ABB在每個(gè)階段使用數(shù)字雙胞胎削減了建造電力變電站所需時(shí)間的近一半。每個(gè)過程的減少意味著在規(guī)劃，設(shè)計(jì)和建造中部署操作(操作和維護(hù)數(shù)字雙胞胎后來發(fā)揮作用)。
前數(shù)字雙胞胎，建造一個(gè)變電站需要18個(gè)月，但這些只需要建造四個(gè)月。
工程公司和我們之間的來回通信。每一方都會(huì)將他們的輸入數(shù)字化，但其他各方會(huì)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(shè)計(jì)和建造的數(shù)字雙胞胎使我們能夠?qū)?4個(gè)月的計(jì)劃減少到7個(gè)月。我們還實(shí)現(xiàn)了60%的節(jié)省，并在11個(gè)月而不是18個(gè)月內(nèi)建造了變電站。一旦變電站上線，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)工作就變得更加容易，因?yàn)閰f(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(shù)平臺(tái)。
數(shù)字雙胞胎的最終價(jià)值在于創(chuàng)建一個(gè)協(xié)作的全球技術(shù)平臺(tái)，而不僅僅是來自一家公司。這項(xiàng)技術(shù)將在所有公司 - 數(shù)字存儲(chǔ)功能。數(shù)字雙技術(shù)有助于在整個(gè)生命周期中共享每個(gè)工業(yè)對(duì)象的每個(gè)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(shí)相結(jié)合，您將獲得工業(yè)4.0的數(shù)字化自治世界。
對(duì)于新一代機(jī)器人來說，必不可少的是人們或其他硬件無法到達(dá)的地方。例如：
“數(shù)據(jù)中心治安官”漫游無休止的云服務(wù)服務(wù)器場(chǎng)，尋找并更換故障服務(wù)器。
“馬達(dá)履帶式”機(jī)器人在馬達(dá)內(nèi)部工作，修理和維護(hù)在太狹窄且對(duì)人類危險(xiǎn)的空間中。
機(jī)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(jì)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(shè)備向工業(yè)控制室“報(bào)告”。這個(gè)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(yùn)輸和采礦等控制室行業(yè)的唯一選擇。
因此，數(shù)字雙技術(shù)的幫助。在這項(xiàng)新的工業(yè)活動(dòng)的每個(gè)階段，他們都需要幫助。隨著工業(yè)4.0從自動(dòng)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(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)增強(qiáng)。數(shù)字雙胞胎將成為工作場(chǎng)所不可分割的一部分，服務(wù)于人與人共存。
即便如此，他們還需要對(duì)自治工業(yè)世界進(jìn)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(shù)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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