什么是数字孪生，为什么它对工业如此重要?

目前，制造业正在经历着重大转型，多国政府为推动制造和生产效率的提高也出台了相应的政策，例如我国的“中国制造2025”，德国的“工业4.0”。这其中，许多流程和自动化改进都是使用工业物联网（IIoT）技术实现的。通过在整个工业流程和生产资产上实施和执行，分析和控制系统可以优化单个流程并实时提高生产效率。

有了从生产车间及设备上获取的实时信息，工厂管理将从数据产生的业务洞察力中受益。然而，预测和模拟实物资产的进一步潜在效率改进只能到此为止。有望提供更高生产效率的最新趋势是数字孪生。什么是数字孪生？它可以提供什么，以及企业如何实施数字孪生解决方案？本文带你一探究竟~

数字孪生技术

数字孪生可以代表很多东西，这是一个包罗万象、具有广泛的定义术语。如前所述，你可以创建人机交互工作流程的数字孪生，也可以创建一个系统的数字孪生。比如机场行李处理操作流程的数字孪生，或是工业自动化过程中单个机器人的数字孪生。机器人设计团队可以通过数字孪生，来优化机器人后续的研发和运营。

图. 工业自动化过程中单个机器人也可以实现数字孪生(全景网)

无论您创建什么事物的数字孪生，它都有可能为您提供前所未有的启发。数字孪生是一种虚拟实体，因为它是在软件中依托大量数据创建的。从另一个角度来看，它是物理实体的数字模型。与系统或流程一样，对业务的更深入理解，可以帮忙工厂发现潜在可改进的问题或新的商机。

过去，数字孪生是制造流程的数字副本，企业通过在线仿真、模拟流程的不同运行方式，达到降低成本、提前规划的目的。然而，创建物理资产的虚拟实体需要海量的数据。随着工业 4.0、IIoT 和 AI的发展，数字孪生在工业上的应用已成现实。

数字孪生的商业价值

数字孪生不仅促进了仿真和建模的发展，也让大家在流程和运营上有了新的认识。数字孪生是一个可基于真实数据不断学习的平台，企业可以通过数字孪生，不断优化其流程、产品功能或是整个系统。

数字孪生带来的业务成果可以是广泛而多样的，它使工厂所有者及相关的供应商都能从中受益，比如工厂可以提高生产力、优化生产流程、通过预测和预防事故来提高生产安全性、降低风险、减少代价高昂的设备非计划停机次数。

数字孪生在培训中也发挥着作用，它可以在一个安全且不影响生产的情况下帮助新员工充分了解生产流程及各子流程的交互方式。在建厂规划阶段，利用数字孪生技术可以帮助工厂优化实施开发工作。

图. 数字孪生技术可以帮助工厂优化实施开发工作（全景网）

数字孪生应用

大多数专家都强调了与相关行业转型服务商合作的价值，以指导企业完成数字化转型的早期阶段。这其中有很多因素需要考虑，其中首先是从哪开始，生产线还是单个设备？已经拥有的数据哪些可以使用？以及是否已经实施了任何人工智能或机器学习系统。

格创东智专注于工业互联网平台，是唯一源自半导体制造业的国家双跨平台，用领先、可靠、创新的产品和服务推动制造企业的转型和升级。这里我们用格创的相关产品来对数字孪生的应用进行详细说明。

工业应用平台生态框架

格创东智开发了基于工业生产的生态系统框架，该框架涵盖了资产的整个生命周期，基于数字孪生的管理方式，我们可以以此来构建覆盖企业全价值链的软件定义智慧工厂。

图.格创东智工业应用智能平台框架

APaaS智能赋能平台

东智APaaS智能赋能平台是格创东智提供的面向制造业现场的综合工业物联网即平台即服务解决方案。平台基于东智工业极客低代码应用平台构建，将高级分析、人工智能和机器学习与物联网解决方案结合使用，以优化从边缘到云的运营。平台集成了丰富的套件与工具，利用数字孪生为客户提供了在数字领域创建物理生产资产的闭环数字副本能力。利用微服务架构实现模块化封装，实现零代码加编码混合的敏捷开发，赋能工业互联网，快速构建应用，实现数字化转型。

PreMaint设备健康管理系统

保持生产设备的持续运行是当今高效制造运营中越来越重要的一个方面。意外的设备停机会影响紧张的生产计划，导致材料浪费。东智PreMaint设备健康管理系统是聚焦设备领域的智能管理平台，通过对设备的实时监测为工厂维护团队提供帮助。PreMaint可以利用数字孪生技术实现AI+机理的智能诊断与预测性维护，工程师可以安排维修和更换以适应计划的停机时间。例如，在设备的边缘节点部署传感器监控状态特征，通过AI学习算法侦听异常，指示潜在故障早期迹象。

图. 东智PreMaint在设备的边缘节点部署传感器监控状态特征

EAP设备自动化系统

在半导体设备自动化控制器中，格创东智采用了EAP设备自动化系统。自动化AI算法根据来自连接到生产设备的传感器的实时数据流构建模型副本。通过数字孪生技术，控制器从收集的数据模式中建立正常行为模式，实现对生产的管理及管制。通过实时掌控设备状况，以便快速向相关团队提供建议。使用 EAP设备自动化系统可以大幅提高生产效率及产品良率并减少相关的生产成本损失。

总结

技术的飞跃带动着工业制造的发展。工业4.0和IIoT已经帮助资产所有者和服务运营商大幅提高了运营效率。企业运用数字孪生技术后，有望进一步提高运营效率、实现敏捷制造。

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审核编辑 黄宇