在当今快速实现数字化的时代，很多企业不断寻求创新技术来增强其运营流程，并获得竞争优势。
随着物联网以及人工智能和机器学习等先进技术的整合，企业有了利用实时数据并提取有价值见解的绝佳机会。在这些变革性技术中，数字孪生脱颖而出。
通过将物理资产、流程和系统无缝地复制到虚拟模型中，数字孪生使企业能够优化生产流程、简化产品设计、进行精确的过程控制、监控风险并推动卓越的绩效管理。
不出所料，全球2022年数字孪生市场规模达到111.2亿美元，并将继续快速扩张。
以下将探讨数字孪生的概念，并比较了当今市场上一些领先的数字孪生解决方案。
什么是数字孪生?
任何物体或环境都可以使用它的数字孪生来虚拟地表示，它是一种可以精确复制物理系统的虚拟模型。
数字孪生本质上是一个丰富的虚拟环境，它促进了双向信息流，具有改进产品和流程的巨大潜力。
例如，数字孪生可以用于模拟、测试和监控，而无需对其物理对应物进行任何更改。因此，替代传统且耗时的物理测试方法，它可以快速改进现实世界的系统，并且成本很低。
(1)历史背景
1991年，行业专家David Geelrnter在他发表的名为《镜像世界》著作中首次提出了数字孪生的概念，Michael Grieves博士在2002年的一次会议上以“产品生命周期管理”的名义提出了这个概念，并应用了这个概念。
“数字孪生”一词也出现在美国宇航局2010年路线图报告的草案中，该研究机构早在20世纪60年代就使用了这个想法，当时它为其太空探索任务创建了复杂的航天器模拟。
(2)数字孪生解决方案的好处
数字孪生技术在过去几年中取得了相当大的进步，为企业带来了数字化转型的机会。数字孪生解决方案的一些主要优势包括：
- 提高效率
数字孪生解决方案可以通过战略性规划生产流程来提高运营效率。它们可以识别过程失败和相关的风险，并加快开发生命周期，从而提高效率、生产力和整体性能。
- 实时监控
数字孪生便于对系统性能进行远程监控和控制。有了实时数据，生产和设计过程的所有核心方面都可以得到验证，从而在正确的时间做出正确的决策。
- 更好的决策
有效的研究和设计提供了所需的产品改进和更好的见解与有关性能结果的丰富数据。因此，数字孪生解决方案可以帮助企业做出更明智的决策。
(3)应用程序
数字孪生解决方案已经在主要应用中实施。其中包括以下内容：
- 制造和工业流程
数字孪生可以模拟和优化制造过程，监控设备性能并提高整体运营效率。它们可以实现不同场景的实时监控、预测性维护和虚拟测试。
- 智慧城市
这些数字模型对于创建城市的虚拟副本非常具有价值，使城市规划者能够模拟和优化基础设施、交通系统、能源消耗和城市发展的其他方面。
- 建筑及建筑管理
建筑行业可以利用数字孪生技术来模拟和优化建筑设计、施工过程和持续的设施管理。这些模型帮助业主和设施管理人员识别潜在问题，优化能源使用并改善建筑维护。
- 零售及供应链
借助数字孪生，可以获得供应链的实时可视性，这有助于更准确地预测需求，优化库存水平并提高整体物流效率。这些模型还使零售商能够创建个性化的购物体验，并根据通过客户数据产生的见解优化零售商店的布局。
顶级数字孪生解决方案
一些顶级的数字孪生解决方案包括：
1、Azure Digital Twins
微软的Azure Digital Twins使用物联网空间智能帮助创建物理环境的数字模型。
(1)概述
Azure Digital Twins是一个平台即服务(PaaS)，提供企业级物联网连接解决方案。它帮助企业为场所、业务流程和现实世界系统创建全面的数字模型。
(2)特性
- 使用数字孪生定义模型
- 使用实时图形表示实时执行环境
- 与Azure物联网中心和LogicApps集成，用于系统输入的REST API
- 使用Azure数据分析的可操作见解
- 更高的安全性和可扩展性
- 定价简单、可预测
(3)应用程序
- 创建数据驱动的工作空间
- 优化业务成本和运营
- 改进了产品开发流程
(4)定价
Azure的免费帐户提供200美元的信用额度，为期30天。Azure有定制的定价计划。
2、Ansys Twin Builder
Ansys公司为业务创新设计软件解决方案。Ansys Twin Builder帮助企业创建和部署数字孪生模型。
(1)概述
这个强大的数字平台有助于开发基于仿真的数字孪生模型。它是一个开放的解决方案，使用混合分析集成多域系统仿真。它可以有效地模拟现实世界的系统，反映他们的生活和经验。
(2)特性
- 提高数字孪生预测精度
- 使用复杂的求解器同步更快的模拟
- 集成高性能计算资源和广泛的模型库
- 减少订单模型(ROM)接口，用于详细的模拟
(3)应用程序
- 产业资产优化与管理
- 电池管理系统
- 车辆动力系统仿真
- 提高互操作性和仿真稳定性
(4)定价
Ansys Twin Builder有30天的免费试用选项。用户可以申请试用，并联系他们的专家根据要求制定定价计划。
3、Eclipse Foundation
Eclipse Foundation为开放创新和协作提供了一个全球平台。这个独特的模型有一个名为Ditto的开源框架，用于物联网和数字孪生解决方案。
(1)概述
Eclipse Ditto帮助企业建立具有互联网连接的数字孪生资产。它是一个物联网中间件，可以与支持协议的现有后端系统合并。
(2)特性
- 提供web API，简化工作负载
- 带有数据存储的微服务
- 静态元数据管理
- 基于JavaScript对象表示法(JSON)的文本通信协议
(3)应用程序
- 设备即服务，用于数字孪生与物理系统同步
- 数字孪生的状态管理
- 授权API调用的访问控制强制执行
(4)定价
Eclipse是一个免费的开源平台，专门用于开发服务，用户可以通过多种渠道联系公司。
4、Aveva
英国跨国厂商Aveva公司提供尖端的工业软件解决方案。它帮助企业建立数字孪生，以最大限度地降低风险，推动资产卓越。
(1)概述
Aveva公司为行业领先的工业企业设计智能软件解决方案。其数字孪生软件解决方案跨越了资产的整个生命周期。它是一个基于云的、开放的、与供应商无关的平台，涵盖了工程和IT运营。
(2)特性
- 触摸控制的全模型可视化
- 真正的数字线程与工程和实时数据集成
- 广泛的工程、结构和分析模型
- Aveva API系统的历史和实时数据收集
- 与高端Aveva软件解决方案集成，实现更深层次的情境化
(3)应用程序
- 加速工艺设计
- 降低操作风险
- 生产优化
- 企业可视化
(4)定价
Aveva提供灵活的软件订阅计划，将前期成本降至最低，并可快速获得投资回报。用户可以联系Aveva的专家，以获得最佳计划。
5、3DEXPERIENCE
法国跨国厂商Dassault Systemes公司以其创新的可持续软件解决方案而闻名。被BCG列入《财富》50强。该公司为虚拟或数字孪生解决方案提供3D体验平台。
(1)概述
3DExperience专注于融合虚拟世界和现实世界。该平台是一个集成了SaaS、PaaS和IaaS产品的一体化解决方案。
(2)特性
- 易于使用的界面，便于交互
- 立即访问企业级技术和应用程序，例如DELMIA、SIMULIA、CATIA等
- 自动更新与频繁的新功能
- 在所有层进行完全安全的数据加密
(3)应用程序
- 全面的生产计划和精益运营
- 可持续的商业计划
- 性能、可靠性和安全性评估
- 通过事先影响评估提高业务弹性
(4)定价
用户可以采用3D体验产品的整个组合，其订阅计划是基于需求的。
6、Digital Twin Exchange
行业领先的技术巨头IBM公司长期以来一直是数字孪生解决方案的先驱，并提供了一个名为IBM Digital Twin Exchange的电子商务平台，帮助企业买卖数字孪生资产。
(1)概述
IBM的Digital Twin Exchange平台是一个快速增长的合作伙伴生态系统。它是数字孪生解决方案客户的一站式商店，他们可以根据需求和预算轻松地从各种可靠的产品中购物。
(2)特性
- IBM支持任何技术问题或协助
- 更快地与ERP和企业资产管理系统集成
- 提高安全水平
- 降低故障风险
(3)应用程序
- 智能操作
- 供应链效率
- 设计预测模型
- 管理企业数字化资产
(4)定价
该平台的特色是产品种类繁多，用户可以找到清单和价格。
7、Oracle IoT Digital Twin Framework
Oracle公司提供与物联网平台集成的数字孪生解决方案。Oracle IoT Digital Twin Framework帮助企业进行设备虚拟化和实施。
(1)概述
Oracle IoT全面实现了数字孪生概念。它有助于设计任何现实世界资产或系统的数字代理。Oracle公司还提供了一个数字孪生模拟器，用于开发现成的仿真模型。
(2)特性
- 模拟设备的可配置警报
- 基于json的可视化表示模型
- 集成的ML技术用于稳健的分析模型
- 工业孪生的产品生命周期管理(PLM)工具
(3)应用程序
- 通过互联系统提高可视性
- 设计良好的假设分析界面
- 与后端应用程序连接，进行实时配置
- 无需硬件设置的仿真模型开发
(4)定价
Oracle提供统一的定价结构，包括承诺使用折扣和其他奖励。用户可以使用Oracle成本估算器检查估计价格。
8、Amazon IOT TwinMaker
亚马逊公司一直在通过其AWS平台扩展智能软件解决方案，并通过AWS IoT TwinMaker提供数字孪生解决方案。
(1)概述
Amazon IoT TwinMaker 帮助企业开发运营数字孪生。该平台提供的工具可以有效地创建现有物理系统的虚拟表示，并集成真实世界的数据，从而实现更快的监控操作。
(2)特性
- 内置连接器，提供更丰富的数据访问
- 用于定义关系的高级数字孪生图
- 具有场景、工作区和资源的交互式3D视图
- 用于定制可视化面板的Grafana插件
(3)应用程序
- 工业运营的优化
- 提高产量
- 改善设备性能
- 低代码web应用程序构建
(4)定价
Amazon IoT TwinMaker可以通过AWS免费套餐免费使用。免费使用期满后，用户根据使用需求购买定价计划，并查看价格详情。
9、GE Digital
通用电气公司为不同的垂直行业提供创新的技术解决方案。此外，GE Digital还提供集成了尖端技术和服务的数字孪生解决方案。
(1)概述
GE Digital是一个丰富的平台，专门为工业应用设计数字孪生。作为Digital Twin Consortium的联合创始人，GE专注于工业优化，目前拥有330多个数字孪生蓝图。
(2)特性
- 具有成本效益的设计和维护解决方案
- 减少计划时间
- 生产力改进
- 具有沉浸式可视化的高级分析
(3)应用程序
- 面向电网运行的网络数字孪生解决方案
- 智能，速度更快，效率更高
- 流程数字孪生解决方案
- 人工智能和分析技术的智能制造
(4)定价
用户可以请求免费试用版和演示。
如何选择数字孪生解决方案
实施数字孪生解决方案可能具有挑战性，它需要对现行制度进行深入评价和有效的战略规划。以下是在评估不同的数字孪生解决方案时需要考虑的一些提示。
(1)选择正确的模型
企业需要从数字孪生解决方案中专门分析他们的需求。如果有特定的用例或增强的功能需求，选择能够满足这些需求的平台。
此外，选择合适的模型，以满足企业的业务愿景并产生所需的价值。主要的数字孪生类型是基于物理的孪生和基于数据的孪生。基于物理的数字孪生是由CAD文件构建的，最适合简单的对象。它最适用于不需要立即做出决定的情况。
基于数据的孪生依赖于机器学习算法，可以产生更准确、更快的结果。因此，它们最适用于复杂的产品和过程。
还有混合数字孪生，将两种方法结合起来，效率更高。因此，明确定义想要解决的问题，然后最终确定最适合的模型是至关重要的。
(2)敏捷实施
成熟度测试可以评估企业当前的数字产品开发能力。它解决了系统的复杂性，并有助于优先考虑投资领域，以有效地实施数字孪生技术。
最初的几个月必须与跨职能的敏捷团队一起开发最小可行产品(MVP)。它可以从一开始就最大化价值收益。根据这些经验教训，可以对实施计划进行校准。
(3)现成的解决方案
由于行业领导者已经提供了现成的解决方案，企业不需要在开发必要的基础设施和功能上投入大量资金来整合数字孪生技术。与其相反，他们可以通过探索这些供应商和促进开发过程来节省大量的时间、精力和资源。
从单一供应商处购买数字孪生工具、元素和蓝图是避免兼容性和集成挑战的关键。
结语
数字孪生结合真实和数字文字，无缝整合整个价值链，创造一流的产品。他们优化了产品和生产。
越来越多的技术领导者正在进入这个领域，开发高效的数字孪生解决方案，并培育新的方法来帮助企业更快、更智能地运营。全球数字孪生市场的稳步增长证明，越来越多的企业愿意利用这些解决方案。
