数字孪生技术在实际应用中的价值

数字孪生技术对计算机计算性能、传感采集性能和数据分析等要求十分高，由于受限于技术水平，使得数字孪生概念在提出伊始并没有得到重视，随着硬件条件的进一步发展，数字孪生才得到初步的应用。

从产品全生命周期角度来看，在产品或系统设计开发完成投入运营之前，可以使用数字孪生技术实现对设计的优化或者对生产性能的评估；在产品生产制造阶段，可以通过数字孪生技术将产品难以测量的数据进行虚拟映射，更加详细地将产品的状态刻画出来，降低生产难度，提高产品性能的稳定性；在产品或系统运行过程中，可以通过数字孪生技术在信息空间内对产品的运行参数和指标进行全方位监测，及时发现异常数据，从而指导产品的维护和故障预防；在后勤保障时，通过采集产品内部数据构建虚拟模型，与海量历史数据进行对比，从而实现精确快速的定位和诊断。通过对数字孪生技术的应用，使得产品从设计到后勤保障都能从内到外清晰明确地展现在用户面前，将生产过程做到透明化、精确化和智能化。

在产品设计方面，使用数字孪生技术可以更加高效地开发产品。产品设计是根据用户提出的需求，设计解决方案来完成产品开发的过程。而基于数字孪生的产品设计，一般是通过虚实结合，用虚拟孪生体来模拟真实产品的设计过程，通过对虚拟模型进行设计、评估和测试等可以完全反映真实物理产品的全生命周期。基于数字孪生的产品设计将依靠个人经验型的驱动方式转变为孪生数据的驱动方式，从而可以规避产品设计中的人为错误。此外，数字孪生将传统的被动式创新转变为基于数据挖掘的主动式创新。

在机电设备故障预测方面，机电设备的安全稳定，高效可靠运行对于电力系统来说意义十分重要。一般情况下，使用故障预测和健康管理技术可以对电力系统的设备进行状态预测、可靠性分析与维修管理，从而使设备可以长期稳定地运行在良好的状态。不过传统的故障预测和健康管理技术缺乏信息物理的融合，仍然存在很多的问题。将数字孪生技术引入到故障预测和健康管理技术中，通过物理实体和虚拟模型的虚实结合以及信息物理数据的深度融合，可以极大地增强故障预测和健康管理技术的使用效果，可靠性和有效性得到大大增强。用于物理风机建立虚拟模型来仿真其真实运行状况，通过物理实体和虚拟模型之间的数据实时传递来对比两者参数的一致性，从而对机电设备来进行故障预测，并做出相应的决策。(www.xing528.com)

在产品质量分析中，对于产品，除了需要设计精确合理的制造工艺，还要对其生产过程的加工质量进行实时分析，如果出现了加工质量问题，还应该准确定位出发生故障的关键点，发现问题、及时修改，保证产品的质量。在基于数字孪生的产品质量分析过程中，可以准确定位产品制造加工的各个环节；在虚拟模型的仿真运行下，可以实时地分析产品的质量。虚拟模型会对产品加工过程的相应数据进行分析，对产品的加工质量进行预测及进行质量问题追溯。基于数字孪生的产品质量分析可以对产品的加工质量进行实时分析，可以对加工过程进行质量的优化控制，通过对数据的分析和自我学习来不断地改善产品加工质量。不过基于数字孪生的产品质量分析并不完善，还有很多的难题没有得到解决，如基于虚拟模型的仿真智能预测算法的困难性、产品优化决策的困难性等。

数字孪生技术通过建立虚拟模型和仿真的方式来对客观物理实体进行高逼真度的模拟，从而以全新的手段来解决和优化问题，为生产生活带来了一个全新的视角。数字孪生技术是制造和生产生活智能化的巨大推动力，数字孪生有着巨大的发展潜力，相信在国民经济各领域将获得到广泛的应用。在智能工厂领域，数字孪生技术将展现出非常美好的前景。