数字孪生如何为制造商提供现实世界的优势

这些物理产品、设备、流程或供应链的虚拟副本可帮助您监控、模拟和优化性能。

如果您要制造新轮胎，您可能会制作一个原型并在路上进行测试，然后使用更新版本和更多安全检查对其进行更新。如果你想提高生产能力，你可以依靠自己的直觉来预测对装配线的影响，并在必要时对瓶颈做出反应。如果你担心自然灾害会破坏你的供应链，你可以考虑天气预报和其他相关数据来制造意外事件——然后抱最好的希望。

但在变革时代，制造企业——尤其是汽车行业的制造企业——有另一种选择，这种选择更灵活、更具成本效益、更尖端、更贴近企业实际运作的实时现实。它被称为数字孪生——任何实体产品、设备或资产或供应链的虚拟副本，你可以把它用作监测、模拟和优化生产、质量和运营性能的试验场。

数字孪生可以是轮胎或乘用车的虚拟版本、这些物品的制造方法或整个生产线。它甚至可以是整个工厂、工厂网络或端到端的供应链。与物联网 (IoT)、人工智能、机器学习、流程和数据挖掘，甚至增强现实等颠覆性技术一起，数字孪生正在拓展可能的范围，使第四次工业革命能够改变21世纪的制造业。

让我们探索它们的工作原理，以及如何将它们应用到您的运营中。

它们是如何工作的？

在观察工厂和制造过程时，企业会创建设备的数字表示，然后物联网传感器收集有关其性能的实时数据，并将其传输到本地或云端服务器。有了这些数据，你就有了那个设备的精确数字副本以及它在你操作中的作用。你从更多来源获得的数据越多，你就能通过数据分析和机器学习，收集到更多关于工厂如何运行的见解，你也就具备了运行模拟的能力。你还可以通过虚拟现实和增强现实进一步实现可视化。

也有机会从其他来源获取更多的数据，在其他环境中，比如供应链中的物流信息，以及运输中部件的序列号。有了正确的数据，你的数字孪生兄弟就变成了一个探索的实验室，在那里，假设可以被检验，预测可以被强化。

你的产品也有很多相关的机会，不管你是否还在开发它们，还是想知道它们如何在市场上使用并有待改进。通过可视化地表示数字领域中的一项资产或一组资产，并使用基于物理世界的数据来丰富它，您能够挖掘各种各样的变革性可能性。

让数字孪生发挥作用

产品测试：考虑本文开头的轮胎案例。通过数字孪生，您不再需要等待来自车辆试验的性能数据来确定其质量和性能。可以开始模拟产品的性能——例如在不同天气条件下的新轮胎——以主动改进设计并虚拟试验不同的化合物和原材料，以优化不同条件下的性能。可以预测产品的性能并实时进行更改，帮助您确定最佳配置（例如，满足轮胎安全标准）。甚至可以根据多种性能因素（例如驾驶行为）对更换需求进行建模。

增加制造能力：每次推出新产品时，都会打乱现有的装配计划。在花钱调试新设备和增加生产能力之前，可以根据所制造产品的独特特性和需求模拟对生产能力和计划的影响。

例如，由于安装车顶布线的额外负担，汽车制造商可能一天只能生产一定数量的敞篷车。虽然您可以添加人员来完成这些额外的任务，但您不能让装配线过度拥挤。这必须与您生产的其他汽车数量（例如带天窗的汽车）以及根据订单模式在一天内可以生产的汽车数量保持平衡。

通过数字孪生，可以根据选项模拟装配线，甚至在您计划一周之前就可以查看流程问题的潜伏位置。甚至可以在安装和硬接线之前从工程角度对虚拟设备进行实时测试。

工厂基础设施：如何在不亲自到场的情况下监控工厂？借助数字孪生，可以做到这一点以及更多，例如通过虚拟现实在墨西哥工厂的车间内行走，并通过笔记本电脑远程培训工人。有了数字孪生，设备甚至不需要物理安装就可以向其他人展示如何使用它。

资产维护：通过在制造过程中监控来自物联网传感器的实时数据，数字孪生还可以模拟关键设备何时需要维护，甚至可以用来确定整个生产线、工厂或工厂网络。在2018年的一份报告中，Gartner估计，通过数字孪生使用物联网，企业（和消费者）每年将在资产维护方面节省1万亿美元。

有针对性的召回：通过在数字双胞胎中跟踪进入您产品的关键组件及其序列号——提供完全可追溯性——不必在出现问题时召回数以万计的产品。只能将工作范围缩小到那些直接受影响的人——例如，通过查明一批在海外运输过程中遭受腐蚀的组件。

零售：数字孪生甚至有助于面向消费者的领域。例如，您生产的车辆的数字孪生，具有3D可视化，允许潜在买家将汽车的颜色更改为他或她在网上购物时喜欢的颜色。内饰的不同车辆选择也是如此，可提供更丰富、更个性化的客户体验。

售后/消费者服务：在二手市场，消费者必须猜测车辆的健康状况，或者看一眼Carfax。但是，如果您为车辆提供数字身份（使用数字孪生和区块链），您就可以开始跟踪它的维修频率，回答以下问题：更换零件时，它们是否使用了原始设备制造商 (OEM) 零件或售后零件？根据影响分析，是否存在未登记的事故？

孪生保存所有实时性能、传感器和检查数据，以及服务历史、配置更改、零件更换和保修数据。

供应链：数字孪生使您可以监控和模拟影响供应链的事件（例如，自然灾害或与关键国家/地区的贸易争端）以及如何主动应对这些事件。

例如，如果您想模拟来自中国的原材料减少的影响，数字孪生可以帮助您决定如何有效地履行客户承诺。您可以开始对各种数据点进行建模——例如组件在运输过程中花费的时间，或者它是否易腐烂——并开始变得更加主动而不是被动。

但这只是触及了数字孪生可以做的事情的皮毛。在以后的文章中，我们将更深入地探讨供应链问题以及其他技术如何彻底改变它。

本文作者：Sven Dharmani、Sachin Lulla

本文来源：Sachin Lulla

翻译：时点汽车-luxe