仿真能力已成为适应当今环境变化的关键。公司可以利用这项技术通过管理行业挑战来保持竞争力。这带来了真正的数字化转型，其中数字双胞胎起着关键作用。
假设一位生产工程师发现生产吞吐量低于预期。传统上，诊断此类问题需要梳理大量的实时生产数据，这是一项艰巨的任务，可能需要数小时甚至数天。
最终，工程师发现了中断的根源——一台机器在周末遇到了电机故障。由此产生的停机导致产量不足，危及季度目标。
现在，宝贵的时间集中在分析问题上，以防止其在将来发生，这段时间本可以专门用于流程优化或能源效率项目。
随着行业的加速，公司需要准确的诊断以及尽快开发和实施解决方案的能力。但是，传统的故障排除方法既被动又耗时，因此很难实施主动解决方案。
现在，各公司可以使用全面的数字双胞胎来改变工程师分析、优化和预测产品和生产结果的方式。
全面的数字双胞胎包括一组一致的数字模型，这些模型代表了不同的方面，可以在整个产品生命周期、生产生命周期和供应链中使用。它无缝地结合了现实世界和数字世界，因此工程师可以更自信地做出关键决策。
数字双胞胎也在生命周期中不断发展。它始于产品的开发或生产的设计和工程阶段，设计师可以从支持行为方面仿真的数字表现中受益。
在产品或流程的运营阶段，实物资产和数字双胞胎共存，通过创建闭环连接来创造价值，从而为下一代开发提供持续优化、预测性维护和明智的设计决策。
这使工程师能够在投资实物资产之前完善和优化产品和生产系统，从而减少对昂贵物理原型的依赖。
随着时间的推移，公司可以通过整合其他数据集来扩展其数字双胞胎，随着经验的增长根据特定需求量身定制模型。
随着各行业变得越来越数据驱动，利用数字双胞胎将使制造商能够更深入地了解生产机制、资源分配和运营效率。
由于这些功能，全面的数字双胞胎可以充当一种 “时光机器”。它可以重播和分析过去，反映现在并预测未来状态。
最初，它可以在投资实物资产之前优化产品和生产系统，从而减少对物理原型的需求，并有助于避免代价高昂的故障。
在运营阶段，全面的数字双胞胎通过运行 “假设” 场景来预测性能和行为，从而产生巨大的价值。
它为在现实世界中采取行动之前做出快速而自信的决定奠定了基础。
制造商经常难以在其生产系统中进行实时监控和数据集成。传统分析侧重于基本运营指标，而数字双胞胎通过将不同的数据集集成到统一框架中来提供更深层次的见解。
将数字世界和现实世界与全面的数字双胞胎相结合，可以实现产品和生产生命周期（包括软件和自动化）的无缝集成。它允许公司使用 Digital Twin for Products 设计、模拟、测试、优化和验证产品。
使用数字双胞胎进行生产，可以在数字世界中规划和优化机器、生产线甚至完整的工厂和工厂。
结果是一个持续的优化循环，从设计产品到通过性能的数字化双胞胎利用性能数据实现和优化产品。
从这些数据中得出的切实可行的见解可以促进自信的决策，旨在改善生产力和流程，例如优化生产计划。
这也意味着可以识别出机器故障或物料输送系统中的故障，并立即将其提供给生产工程师或技术人员。这种实时洞察力可确保故障立即得到关注，从而最大限度地减少代价高昂的停机时间。
数字双胞胎还可以 “倒带” 时间，使工程师能够高效地诊断产品或生产问题。在生产车间，工程师会收到精确的错误消息，指明故障时间和受影响的机器，而不是依赖一般指标的推断。
以配备先进自动化和连接功能的现代数控机床为例。如果其中一个切割主轴触发振动警告，操作员会立即收到警报，提示对原因进行调查。
使用数字双胞胎，操作员可以在沉浸式三维环境中查看振动警告，精确定位发生过大振动的确切时刻。
操作员可以快速转发和重放数字双胞胎回放，分析关键事件（例如使用新刀具开始切割），并比较不同主轴的性能。
假设一个主轴在切削操作期间承受的扭矩水平要高得多，这表明工件特性异常。
通过及早发现此问题，工程师可以就纠正措施做出明智的决策，从而减少停机时间并提高机器可靠性。
此外，通过数字双胞胎进行历史数据分析为制造商提供了对反复出现问题的宝贵见解。
如果特定组件经常因过热而出现故障，工程师可以设计替代配置、修改冷却过程或加入预测性维护警报以降低未来的风险。
除了诊断，数字双胞胎还提供无与伦比的预测能力。它可以预测未来的州在正确的时间做出正确的决定。
通过利用仿真，工程师可以预测未来的机器性能，评估潜在的工艺修改并在风险实现之前降低风险。
例如，电动汽车制造商使用仿真来完善电池设计，评估预期续航里程、散热性能和封装效率。
工程师可以快速测试设计迭代，选择最优配置，不受物理原型设计的限制。
在另一种情况下，风力涡轮机制造商使用数字双胞胎模型来模拟不同地理位置的运行状况。这些仿真提供了对空气动力学性能、能量输出波动以及风速和温度等环境变量的影响的详细见解。
通过预测不同条件下的涡轮机效率，制造商可以优化叶片设计和维护计划，以最大限度地提高发电量。
数字化胜利支持动态的、数据驱动的产品开发和生产管理方法。
通过为工程师提供实时见解、历史分析和预测模拟，数字双胞胎减少了代价高昂的停机时间并提高了整体生产灵活性。
通过闭环优化，公司可以使用真实的性能数据不断完善产品供应和生产流程。
在不断变化的工业格局中，全面的数字双胞胎使工程师能够参与一种形式的时空旅行——利用过去、现在和未来的见解，在日益复杂的工业世界中提高效率、可持续性和竞争力。
2025 年 6 月
