探寻数字孪生的价值

为了挑战传统，智能创新组合工具给制造业带来了许多重大变革。制造业始终具有改革创新的空间，越来越多软件公司的愿景变成：利用数字孪生模型带来产品创新，以及制造效率和有效性说提升至全新的高度。

所谓数字化孪生模型，指的是以数字化方式拷贝一个物理对象，模拟对象在现实环境中的行为。用仿真的视角解释数字化孪生，就是用虚拟模型与真实环境的模拟实现一一映射。例如，西门子工业设备Nanobox PC的数字孪生模型，是将制造流程整合到生产系统中，进而实现产品设计、过程规划、布局、过程验证、产量优化、制造执行的整个过程的数字化，由此可见，数字孪生关联了产品全过程的所有步骤。

西门子的制造工程软件产品营销总监Aaron Frankel将数字孪生的价值总结为六个方面。在产品设计阶段，数字孪生有助于将设计转化为实际成果；在过程规划阶段，设计与制造部门可以协同工作；在生产布局阶段，数字孪生使得产品设计与生产实现同步，提高灵敏度；在过程验证阶段，借助数字孪生可以掌控准确信息，预见下一步；在产量优化阶段，数字孪生可以提高有效性，实现最大化盈利；在制造执行阶段，数字孪生的价值在于生产完全按照计划执行。

以数字孪生在产品设计阶段为例：

任何一个企业的设计工程师都希望自己的设计作品是完美无缺的，但是最终的设计产品往往要受制于现实的工艺、制造手段，那么如何让伟大的设计作品转化为现实呢？数字孪生的出现，有助于解决这一问题。例如，电子领域竞争日趋激烈，这使得设计人员和制造厂商在日益缩小的空间中纳入更多、更先进的功能，公差管理就成为决定产品品质优劣的关键因素之一。通常来讲，企业需要先获取实体零部件（样品），才能对质量和制造过程进行评估，这意味着成本和风险的有所增加。针对这一问题，可以使用数字孪生模型和大数据技术，在任何零部件被实际建造出来之前，预测设计的成品质量。

具体操作方法：在三维软件中打开数字模型（也叫孪生模型），公差模型作为PMI会附注在模型中出现；在PDM软件中，也将数字模型作为JT模型打开，此外，还需添加在建模过程中的基本描述。利用这个数字孪生模型，可以完成许多不可思议的模拟。例如，在瞬间创建数千个Nanobox的数字化模型，并且预测结果。在创新这个模型的过程中，一些隐匿的问题将被发现，例如零部件之间的机构干扰问题。此外，还能了解到更多信息，例如从历史数据中，发现有多少比例的零部件不符合规格，甚至能找到造成这些问题的原因所在。然后进入数字化模型，进行更改后，重新进行制造仿真，查看问题是否得到解决。

数字孪生真正的价值在于，越早制造如何出色的产品，越能更快地向市场推出优质的产品，这和仿真的价值类似。