「技术」重磅|《德勤2020技术趋势》发布,数字孪生成五大趋势之一( 三 )


再比如 , 智慧城市计划正使用数字孪生技术来缓解交通拥堵、进行城市规划等 。 新加坡雄心勃勃的“虚拟新加坡计划”让一切成为可能 , 从规划基站和太阳能电池 , 到模拟交通方式和人流量 。 另一个潜在用途 , 可能是在新加坡年度F1赛车的封路期间 ,用于紧急疏散计划和路线安排 。
新事物 过去十年来 , 由于以下几个因素 , 数字孪生技术的部署一直在加速:

  • 仿真 。 构建数字孪生技术所需工具的能力和成熟度都在不断提高 。 现在 , 人们可以设计复杂的假设仿真情景 , 从探测到的真实情况回溯 ,执行数百万次的仿真流程也不会使系统过载 。 而且 , 随着供应商数量的增加 , 选择范围也在持续扩大 。 同时 , 机器学习功能正在增强洞察的深度和使用性 。
  • 新的数据源 。 实时资产监控技术如LIDAR(激光雷达)与FLIR(前视红外)产生的数据 , 现在已经可以整合到数字孪生内 。 同样地 , 嵌入机器内部的或部署在整个供应链的物联网传感器 , 可以将运营数据直接输入到仿真系统中 , 实现不间断的实时监控 。
  • 互操作性 。 过去十年里 , 将数字技术与现实世界相结合的能力已经得到显著提高 。 这一改善主要得益于物联网传感器、操作技术之间工业通讯标准的加强 , 以及供应商为集成多种平台做的努力 。
  • 可视化 。 创建数字孪生所需的庞大数据量可能会使分析变得复杂 , 如何获得有意义的洞察就变得更具挑战性 。 先进的数据可视化可以通过实时过滤和提取信息来应对该挑战 。 最新的数据可视化工具除了拥有基础看板和标准可视化功能之外 , 还包括交互式3D、基于VR和AR 的可视化、支持AI的可视化以及实时媒体流 。
  • 仪器 。 无论是嵌入式的还是外置的物联网传感器都变得越来越小 , 并且精确度更高、成本更低、性能更强大 。 随着网络技术和网络安全的提高 , 可以利用传统控制系统获得关于真实世界更细粒度、更及时、更准确的信息 , 以便与虚拟模型集成 。
  • 平台 。 增加功能强大且价格低廉的计算能力、网络和存储的可用性和访问是数字孪生技术的关键促成要素 。 一些软件公司在基于云平台、物联网和分析技术领域进行了大量投资 , 紧跟数字孪生潮流 。 其中部分投资正在用于简化行业特定数字孪生应用的开发工作 。
成本与收益 为数字孪生提供动力的AI和机器学习算法需要大量数据 , 但多数情况下 , 生产车间的传感器所输入的数据可能已经损坏、丢失 , 或不完整 。 因此 ,团队应该立即开始收集数据 , 尤其是在问题数量最多、停机成本最高的地区 。 从现在开始逐步开发必要的基础设施和数据管理方法 , 可以帮助企业缩短获益时间 。
平衡成本/收益分析至关重要 。 现代飞机引擎上可以有成千上万个传感器 , 每秒可生成数万亿字节的数据 。
即使是针对新流程、系统和设备而创建数字孪生 , 也不是都能完美地测试整个流程 。 对于化学和生物反应或在极端情况下 , 可能无法直接测量 过程本身;而在某些情况下 , 测量一个物理对象可能成本过高或不太实用 。 因此 , 企业需要寻找一些代替物(比如 , 利用车辆上的设备和传感器 , 而不是直接将传感器放入轮胎里) , 或者利用可以检测的元素(比如 , 化学或生物反应所产生的光线或热量) 。
另外 , 随着传感器成本的下降 , 平衡成本/收益分析对确定使用传感器数量至关重要 。 现代飞机引擎上可以有成千上万个传感器 , 每秒可生成数万亿字节的数据 。 结合数据孪生体、机器学习和预测模型 , 制造商可以提供各类建议 , 帮助飞行员优化燃油消耗、进行预测性维护、帮助机队管理成本等 。 然而 , 大多数应用只需在重要位置部署少量的传感器 , 即可检测流程内的关键输入输出数据 , 以及关键阶段 。
模型之外 未来几年里 , 我们将看到数字孪生技术在各行业中的广泛部署 。 在物流、制造和供应链领域 , 运用机器学习和先进网络连接(比如5G)的数字孪生技术 , 将更多地跟踪、监测、规划路线和优化整个工厂和世界各地的货物流 , 使得货物位置和所处环境(温度、湿度等)变得实时可见 。 在无需人为干预的情况下 , “控制塔”可以指挥库存转移、调整装配线工艺步骤或重新规划集装箱路线等纠正措施 。