數位雙床

digital twin 的潛在應用取決於它建模產品生命週期的哪個階段。一般來說，數字雙胞胎有三種類型：產品，生產和性能。三個數位雙胞胎在一起發展時的組合和整合稱為數位線程。「線」一詞是因為它被編織到產品和生產生命週期的所有階段的數據並匯集在一起。

1. 產品數位雙胞胎

   產品數位雙胞胎以數位形式複製實體產品。它們用於產品設計，測試和模擬。產品數位雙胞胎可幫助工程師和設計師分析產品在不同條件下的表現，使他們能夠在實體生產開始前最佳化其設計和功能。

2. 處理數位雙胞胎

   處理數位雙胞胎模擬和分析物理過程或系統的行為。它們用於監控，控制和優化複雜系統的操作，例如製造工廠，供應鏈和能源網絡。流程數位雙胞胎使組織能夠即時視覺化、模擬和分析流程，從而促進更好的決策和效能最佳化。

3. 系統數字雙胞胎

   系統數位雙胞胎在數位環境中複製整個系統或生態系統。它們整合了產品、流程和其他元件的多個數位雙胞胎，以全方位模擬複雜系統的行為。系統數字雙胞胎用於建模和分析大型系統，例如智能城市，交通網絡和工業綜合體。

與主要用於監控和分析的傳統數字雙胞胎不同，可執行數字雙胞胎是主動的動態模型，可以響應輸入，模擬情境

並以自主或人為干預做出決定。可執行的數字雙胞胎（或 xDT）。簡而言之，xDT 是芯片上的數字雙胞胎。xDT 使用來自實體產品中嵌入的 (相對) 少量感測器的資料，使用減順序模型執行即時模擬。從這些少量的傳感器中，它可以預測物體上的任何點的物理狀態（即使在不可能放置傳感器的地方）。

即時模擬與互動

xDT 能夠即時模擬實體資產或系統的行為和性能。它們可以回應輸入、模擬不同的操作條件，以及動態與外部系統或使用者互動。

自主和決策

xDT 可以根據預先定義的規則，算法或機器學習模型自主做出決策。他們可以分析資料、預測結果並採取行動來最佳化效能或回應變化的條件。

閉迴路控制

xDT 通常在閉迴路控制系統中運作，其中傳感器和致動器的即時數據被傳遞回虛擬模型，以調整參數，最佳化性能並維持所需的操作條件。

預測分析與最佳化

xDT 使用預測分析和最佳化技術來預測未來行為，識別潛在的問題或機會，並建議改善效能或降低風險的行動。

與物聯網和 AI 技術整合

xDT 利用物聯網 (IoT) 感測器、連線能力和人工智慧 (AI) 演算法來收集即時資料、分析複雜模式並做出明智的決策。它們還可以結合機器學習模型，以實現適應行為和持續改進。

動態適應和學習

xDT 能夠從經驗中學習，並適應隨著時間的推移環境或操作條件的變化。他們可以根據新的數據和反饋持續更新其模型，參數和策略。

可執行的數位雙胞胎可在各個行業中找到應用程式，包括製造業、能源、運輸、醫療保健和智慧城市。它們能夠在即時監控和控制至關鍵的複雜系統中實現預測性維護、自主操作、流程最佳化和決策支援。總體而言，可執行的數位雙胞胎代表了 digital twin 技術的下一個演變，提供實體資產和系統的實時模擬、決策和最佳化的增強功能。可執行的 digital twin 是數位雙胞胎的先進形式，它不僅代表實體資產或系統的虛擬複本，還具有即時執行、模擬和與虛擬模型互動的能力。

基於物理的模型

基於物理的可執行 digital twin 依賴於描述正在複製的系統物理行為的數學模型。這些模型通常基於物理的基本原理，例如力學，熱力學，流體動力學，電磁等。通過解決控制這些物理現象的方程式，digital twin 可以模擬真實世界系統在虛擬環境中的行為。

物理過程的模擬

digital twin 使用基於物理的模型模擬系統內的物理過程和互動。這使其可以預測系統在不同的操作條件、輸入和情境下的行為。

即時模擬

基於物理模型的可執行 digital twin 可以實時或近乎即時模擬物理系統的行為。這可以根據系統和其環境的當前狀態進行動態互動和決策。

閉迴路控制

基於物理的可執行數字雙胞胎通常在閉迴路控制系統中運行，其中使用來自感測器和致動器的即時數據來調整模擬參數並控制虛擬模型的行為。這使 digital twin 能夠維持所需的操作條件並優化性能。

驗證和驗證

在可執行數位雙胞胎中使用的物理型模型必須經過驗證和驗證，以確保其準確性和可靠性。這涉及將模擬結果與現實測量和實驗數據進行比較，以確認 digital twin 是否準確代表物理系統。

雖然基於物理的建模通常在可執行數位雙胞胎中使用，但重要的是，根據應用程序的特定要求和限制，也可以使用其他建模方法，例如數據驅動的建模、實證模型或結合物理和數據驅動技術的混合模型。

數位雙體建模可以是 CAD（計算機輔助設計）軟件和模擬軟件的一部分，具體取決於該軟件的特定功能和功能。

CAD 軟體

CAD 軟體主要用於建立物件或系統的詳細 3D 模型。在數位雙胞胎的環境中，CAD 軟體可用來建立實體資產的虛擬表示或幾何圖形。這包括建模實體物件的幾何圖形、結構、元件和組合。CAD 軟體通常專注於幾何表示和設計意圖，允許工程師創建精確的產品或系統虛擬模型。

模擬軟體

另一方面，模擬軟件用於模擬實體系統在各種條件下的行為和性能。模擬軟體可透過整合即時資料、基於物理的模型和模擬技術，以建立實體資產的虛擬表示來結合 digital twin 建模。這包括模擬實體系統的動態行為、互動和效能特性。模擬軟體專注於根據基礎物理原理分析和預測系統的行為。

在實際上，數位雙胞胎建模通常涉及的組合 CAD 軟體 和 模擬軟體。CAD 軟件用於創建實體資產的幾何表示，而模擬軟件則用於模擬 digital twin 的行為和性能。CAD 與模擬軟體之間的整合使工程師能夠建立全面的數位雙胞胎，準確表示物理系統及其動態行為。此外，某些軟體平台提供整合式解決方案，將 CAD 和模擬功能結合為單一平台，使用者能夠在同一環境中無縫地從設計轉換到分析。這些整合式解決方案使工程師能夠更有效率地創建、模擬和優化數位雙胞胎。