数字双胞胎在制造业的使用正在取得进展，有报道称取得了不错的成果。数字双胞胎能为制造业带来什么样的好处？我们将介绍数字双胞胎在制造业引起特别关注的原因、它们的优势以及它们在制造业中的使用示例。
数字双胞胎的含义和应用
首先，让我们概述一下什么是数字双胞胎。
什么是数字双胞胎？
数字双胞胎是现实世界中物体的虚拟再现，一种看起来与真实事物相似的数字模型。使用这种 “数字双胞胎”，以数字方式控制现实世界中的物体和事件。使用数字双胞胎的目的是分析获得的数据并将其反馈到现实世界中，以实现理想的操作和管理。有关数字双胞胎的更多信息，另请参阅” 什么是数字双胞胎？介绍连接虚拟世界和现实世界的好处和示例。”
数字双胞胎应用程序
数字双胞胎越来越多地用于各个领域。它们用于各种行业，包括制造、建筑、物流和基础设施，用于工厂和产品、城市规划、施工规划和商店运营。使用传感器收集数据对于引入数字双胞胎至关重要。随着传感器的发展，现在不仅可以从机器获取生物识别数据，还可以从人那里获取生物识别数据。此外，通过将其与图像处理技术相结合，可以将人们的运动和行为模式数字化。随着传感器的发展使得在数字双胞胎中反映各种数据成为可能，数字双胞胎的引入正在许多领域取得进展。
为什么数字双胞胎在制造业引起了人们的关注
数字双胞胎正在各个领域中使用，预计将取得成效，但人们对它们在制造业的使用期望尤其高。数字双胞胎并不是一个新概念，这个想法自1960年代以来就已经存在。但是，正是物联网的实现和传播以及德国政府倡导的工业4.0政策才触发了数字双胞胎吸引了制造业的广泛关注。这些因素是如何导致数字双胞胎的？
物联网的实现和传播
过去，制造业中只有一些机器操作可以数字化，但大多数工作却不能。用于实时收集数据的传感器和网络不存在，因此无法利用这些数据。物联网极大地改变了这种情况。在支持物联网的环境中，传感器可以连接到所有事物并连接到网络，从而可以实时收集数据。
随着物联网的普及，以前只能通过感觉或记录来处理的动作和变化现在可以可视化为实时数据。这使得以数字方式反映现实世界的事件成为可能。可以说，物联网的实现和传播是数字双胞胎达到实际水平的主要催化剂。
工业 4.0
工业4.0是德国在2011年提出的一项产业政策。通过应用蒸汽机进行批量生产，通过石油和电力实现机械化，以及通过应用IT实现自动化，被定位为第一到第三次工业革命。工业4.0被描述为随后的第四次工业革命。据说工业4.0是一种通过实时数据收集及其使用将事物、人和系统相互连接的状态，生产线是自主的。列出了实现这一重大工业转型所必需的六项技术。
其中之一是数字双胞胎。工业 4.0 吸引了全世界的关注。同时，数字双胞胎也引起了人们的关注。当物联网被引入制造行业时，智能工厂的想法由此诞生，即工厂中的一切都连接到互联网并进行实时数据收集。数字双胞胎是超越智能工厂的又一步，体现了数据利用。数字双胞胎因其在制造业中的使用而闻名于世，并有望成为一种新的工厂管理形式。
在制造业中使用数字双胞胎的好处
数字双胞胎之所以受到关注，主要是因为它们在制造业中的使用，并且与制造业有很高的亲和力。制造业和数字双胞胎在哪些方面紧密相连？让我们来看看在制造业中使用数字双胞胎的好处。
通过数据分析提高质量
数字双胞胎是存在于虚拟世界中的 “数字双胞胎”，因此，即使在操作时出现错误，在现实世界中也不会造成损失。这样可以很容易地重复反复试验。此外，从工厂所有物品收集的数据也可以用于可追溯性。这种类型的数据分析可以识别和纠正错误的原因，从而提高产品质量。
缩短开发流程和原型时间，降低成本
现实世界的发展需要考虑复杂的相互关联因素，例如现有设施和人员是否有可能生产，以及能否在最后期限内交付。此外，通常需要在生产计划之间制作原型，将其发送给相关部门或业务合作伙伴进行确认，然后再次制作原型。数字双胞胎使测试不受现实世界的限制，从而缩短了开发过程和原型设计时间。这也降低了开发成本。
通过预测性维护改善运行状态
通过分析数字双胞胎收集的数据，可以发现设施和设备的故障迹象，预测零件老化的周期等。分析结果使进行预测性维护成为可能，例如在设备出现故障之前出现故障迹象时对其进行维修，或者在问题发生之前更换损坏的部件。此外，由于可以在充足的时间内进行维护工作，而不是采取紧急措施，例如在设备发生故障后修理设备，因此可以减少机器停止的次数。这改善了操作条件并提高了生产率。
可以进行远程操作，从而可以标准化技术能力
使用数字双胞胎，即使您不在现场，也可以掌握情况，并且可以远程操作工厂或处理问题。高技能的工程师可以检查数字双胞胎，并就如何从远程位置处理问题提供指导和建议，从而在出现问题时尽早恢复。数字双胞胎也可以用于偏远地区的教育和培训。这种使用方式使得没有必要向每个基地指派高技能人员，也使得通过信息共享和教育实现技术能力标准化成为可能。
制造业中的数字双胞胎用例
随着数字双胞胎的引入，制造业的许多公司都在向前迈进。以下是一些例子。
用数字双胞胎预测未来以获得最佳解决方案
Hitachi, Ltd. 从实际生产现场收集各种数据，将其建模为数字双胞胎，并将其用于追溯和模拟。由于可以准确跟踪原材料批次、所用零件和产品移动，因此在不太可能出现缺陷的情况下，可以建立迅速而适当的召回系统。这创建了一种防止问题升级为大规模召回的机制。此外，通过将生产线上的数据聚合到数字双胞胎中并对其进行集中管理，产品管理和质量评估也很容易。借助精确再现的数字双胞胎，还可以通过数据分析预测未来，并使用它来得出最佳解决方案。
数字双胞胎解决了物理分离的生产场所的问题
川崎重工业有限公司已经建立了其工厂的数字化双胞胎，并正在使用它来管理生产线和制造基地。这样可以在生产设备发生故障时快速做出响应，还可以通过数据分析进行预测性维护。此外，可以在多个基地远程咨询专家，从而缩短从过去的数据中确定问题原因所需的时间。数字双胞胎的优势之一是，它们不仅可以用来查看过去和现在，还可以用来查看未来的运行条件和潜在问题。
数字双胞胎可以追溯到单个物品
三得利饮料与食品在配备物联网环境的工厂中建立了数字双胞胎，并正在使用数字双胞胎进行生产管理。异常预测在数字双胞胎上可视化，并且可以将缺陷追溯到单个产品，从而实现完美的可追溯系统。
使用数字双胞胎管理工厂和处理问题
朝日化成株式会社已在其氢气生产厂引入了数字双胞胎，建立了向偏远地区分配技术能力的系统。化工厂的过程控制很难在手册中记录异常发生时如何应对，而且资深工程师必须做出回应的情况并不少见。但是，有限数量的资深工程师很难管理所有设备，他们可能会因为假期或商务旅行而缺勤。因此，通过使用数字双胞胎，现在可以从远程位置检查现场情况，并提供有关如何应对的指示。将来，该公司计划扩大这一范围，以支持海外工厂。
数字双胞胎在制造业中变得越来越普遍
我们介绍了制造业中使用数字双胞胎引起关注的原因、使用数字双胞胎的好处以及已经介绍的使用示例。由于物联网和工业4.0的实现，数字双胞胎引起了全球关注，并在制造行业中迅速变得越来越普遍。通过使用数字双胞胎，以前在实际制造场所进行的原型设计、测试、开发过程现在可以以数字方式进行，从而降低风险并提高质量。未来，数字双胞胎将成为制造业不可或缺的一部分，许多工厂可能会将自己的 “数字双胞胎” 作为高效运营的核心。
