原創(chuàng) ANSYS中國
增加營收
數(shù)字孿生能以高價(jià)值服務(wù)形式創(chuàng)造新的營收來源。制造商可以出售設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，而不僅僅只是銷售設(shè)備本身。麥肯錫針對30個(gè)不同行業(yè)的分析顯示：
降低成本
數(shù)字孿生能真正實(shí)現(xiàn)對昂貴設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)，讓制造商能夠節(jié)約質(zhì)保和保險(xiǎn)成本，并主動(dòng)優(yōu)化產(chǎn)品的運(yùn)行。一些移動(dòng)設(shè)備制造商的數(shù)據(jù)顯示：
營收和利潤
數(shù)字孿生有望顛覆石油天然氣、汽車、航空航天與國防等不同行業(yè)制造商的業(yè)務(wù)模式。Gartner預(yù)測：
Digital Twin
改善輸出，降低成本，加速創(chuàng)新
——物理產(chǎn)品與數(shù)字產(chǎn)品之間的連接促使著數(shù)字孿生概念的盛行
多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展使數(shù)字孿生成為可能，其中最重要的推動(dòng)力是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的興起。物聯(lián)網(wǎng)對于我們?nèi)粘Ｉ罹哂兄卮笠饬x，據(jù)調(diào)查，到2025年互聯(lián)設(shè)備每年的銷售額預(yù)計(jì)達(dá)到11萬億美元。而物聯(lián)網(wǎng)所帶來的技術(shù)和實(shí)際成本模型，使得能在各種產(chǎn)品上安裝傳感器，以優(yōu)化所生成的實(shí)時(shí)海量數(shù)據(jù)。
物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不再局限于只涉及交互和協(xié)作的消費(fèi)類領(lǐng)域，工業(yè)巨頭們已經(jīng)將這種連接性延伸到運(yùn)行的機(jī)器上，由此而形成的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)使商業(yè)機(jī)構(gòu)能夠研究復(fù)雜的大型機(jī)器（如風(fēng)力渦輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)車等），但事實(shí)并不止于此，如今，憑借傳感器成本模型、互聯(lián)網(wǎng)連接以及仿真和分析技術(shù)，高度復(fù)雜的資本密集型機(jī)械與運(yùn)行設(shè)備的幾乎每個(gè)部件都能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。
而物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺(tái)的出現(xiàn)，可支持將實(shí)時(shí)操作數(shù)據(jù)與具體產(chǎn)品的數(shù)字信息有效整合，這大大推動(dòng)了數(shù)字孿生體的實(shí)現(xiàn)。將工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)與軟件平臺(tái)、仿真和分析技術(shù)相結(jié)合，從而有助于了解設(shè)備當(dāng)下和未來的運(yùn)行情況。提高產(chǎn)品性能，減少計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間，降低工程和制造成本，更快速地將產(chǎn)品推向市場，并且獲得深入的產(chǎn)品洞察力。通過數(shù)字孿生體，工程師可以確定產(chǎn)品任何性能問題的根源，開展預(yù)測性維護(hù)計(jì)劃，評估不同的控制策略以及實(shí)時(shí)安排其他的產(chǎn)品性能優(yōu)化，最大限度地減少運(yùn)營成本。
什么是數(shù)字孿生？
數(shù)字孿生首先要有一個(gè)描述資產(chǎn)設(shè)備的基本模型。
例如，風(fēng)力渦輪機(jī)模型中包含：具有材料和組件細(xì)節(jié)的PLM系統(tǒng)信息、3D幾何模型、可根據(jù)物理算法預(yù)測行為的仿真模型、或者利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行分析所得的操作建議。
此外，該模型還包含維護(hù)服務(wù)日志、缺陷和解決方案等詳情，能夠捕獲資產(chǎn)的整個(gè)生命周期。
數(shù)字孿生的定義是不斷演變的，從高層次來說，它是創(chuàng)造物理對象的數(shù)字化表達(dá)形式；從根本上講，它是為真實(shí)世界的資產(chǎn)設(shè)備創(chuàng)建數(shù)字模型，并將實(shí)際的性能數(shù)據(jù)與企業(yè)所擁有的與該特定資產(chǎn)設(shè)備有關(guān)的整套數(shù)字信息充分結(jié)合，數(shù)字孿生體可將所有這些信息整合到一個(gè)代表物理操作的統(tǒng)一數(shù)字記錄中。將基于物理的理解與分析相結(jié)合，以獲得深入的產(chǎn)品洞察力，進(jìn)而釋放數(shù)字孿生體的真正價(jià)值。
此外，數(shù)字孿生體還可提供關(guān)于資產(chǎn)當(dāng)前準(zhǔn)確的運(yùn)行狀況，找出未得到充分利用的設(shè)備從而帶來巨大商業(yè)價(jià)值，因此分析數(shù)字孿生體信息可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的最佳使用率。通過深入預(yù)測潛在問題，操作人員可制定維護(hù)計(jì)劃，盡可能減少服務(wù)中斷。例如，發(fā)電廠安裝的燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)字孿生體可用于向客戶和產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)展示能源效率、排放、渦輪葉片磨損或其他重要信息。
Simulation
“要想充分實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生所蘊(yùn)藏的巨大價(jià)值，仿真是唯一途徑”
使用數(shù)字原型和數(shù)字探索技術(shù)可應(yīng)對不斷提高的產(chǎn)品復(fù)雜性，同時(shí)設(shè)計(jì)空間不斷擴(kuò)展，以及數(shù)字孿生的出現(xiàn)，這些都在推動(dòng)更多的用戶使用仿真技術(shù)，從而使產(chǎn)品之間建立聯(lián)系。我們正迎來全新的仿真時(shí)代，它將帶領(lǐng)我們超越仿真驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品研發(fā)范疇，逐漸擴(kuò)展到仿真驅(qū)動(dòng)的工程領(lǐng)域。
工程仿真在傳統(tǒng)上一直被用于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和虛擬測試，它能幫助省去產(chǎn)品發(fā)布前構(gòu)建多個(gè)物理原型的環(huán)節(jié)。多年以來GE收集了許多有關(guān)資產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)，例如，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，這些數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)模型相結(jié)合，能夠預(yù)測可能發(fā)生的問題及發(fā)生時(shí)間，但無法確定發(fā)生的原因和方式。在數(shù)字孿生體中加入仿真技術(shù)后，就能查看通過其他方法無法了解和評估的工作條件，加入仿真是獲取這類信息的必經(jīng)之路。
ANSYS無處不在的仿真與分析功能完美結(jié)合，可幫助企業(yè)信心十足地預(yù)測產(chǎn)品在未來的性能，降低意外停機(jī)帶來的成本和風(fēng)險(xiǎn)，并且改善產(chǎn)品的研發(fā)過程。ANSYS仿真軟件的最大價(jià)值是能夠?qū)⒎抡娴牟煌矫娼Y(jié)合在一起，這有助于設(shè)計(jì)人員徹底思考他們的設(shè)計(jì)，由于仿真模型展示了資產(chǎn)設(shè)備如何工作，因此數(shù)字孿生體能夠精確顯示操作中何時(shí)有錯(cuò)誤，數(shù)字孿生體從設(shè)計(jì)工作室獲取仿真結(jié)果并反饋到現(xiàn)實(shí)中，以提供關(guān)于一個(gè)或多個(gè)資產(chǎn)設(shè)備的即時(shí)反饋。
Digital Twin
“數(shù)字孿生幾乎適用于每個(gè)行業(yè)”
盡管目前主要是擁有復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的大型工業(yè)制造商在使用數(shù)字孿生，諸如交通運(yùn)輸、能源、工業(yè)制造、航空航天等，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，將有更多的企業(yè)會(huì)在更廣泛的產(chǎn)品中應(yīng)用。通過結(jié)合數(shù)據(jù)、仿真、平臺(tái)、云和機(jī)器學(xué)習(xí)，企業(yè)可實(shí)現(xiàn)數(shù)百萬美元的成本節(jié)約。隨著數(shù)字孿生概念越發(fā)普及，企業(yè)能獲得的優(yōu)勢將巨大無比，毫無疑問，數(shù)字孿生值得企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和高管的高度關(guān)注。
ANSYS致力于和數(shù)字孿生領(lǐng)軍者合作，例如，與GE展開密切合作，將行業(yè)領(lǐng)先的仿真軟件與GE專有的工業(yè)數(shù)據(jù)及分析云端平臺(tái)Predix進(jìn)行集成，將日常運(yùn)行數(shù)據(jù)與強(qiáng)大的分析功能相結(jié)合，確保獲得戰(zhàn)略性的洞察，而工程仿真使這些信息變得更具象化且能夠付諸實(shí)際行動(dòng)。
Digital Twin
關(guān)于數(shù)字孿生，他們有話說...
航空
優(yōu)化運(yùn)營和維護(hù)對航空航天與國防行業(yè)降低成本和提高安全性而言至關(guān)重要，ANSYS 數(shù)字孿生能夠反映真實(shí)的運(yùn)行狀況，檢測性能問題，執(zhí)行設(shè)定的預(yù)測性維護(hù)，從而降低所需的預(yù)測和維護(hù)成本。
能源
一個(gè)包含數(shù)千臺(tái)泵的煉油廠中，如果某個(gè)關(guān)鍵的泵發(fā)生故障，煉油廠就會(huì)停產(chǎn)，這將造成一天數(shù)百萬美元的損失。通過創(chuàng)建數(shù)字孿生體，在數(shù)字世界中檢測每一項(xiàng)資產(chǎn)設(shè)備的性能，預(yù)測設(shè)備故障。可以實(shí)現(xiàn)提前知曉故障并做出應(yīng)對決策。
醫(yī)療
通過設(shè)計(jì)一種全新計(jì)算方法，研究人員能夠追蹤氣霧劑中治療藥物顆粒從唇部到肺部的流動(dòng)，以90%的效率把藥物投放到目標(biāo)肺腫瘤上。這相對于常規(guī)氣霧劑治療方法20%的效率而言是巨大的改進(jìn)。這種新計(jì)算方法的成功要素之一是，利用患者肺部的實(shí)際幾何結(jié)構(gòu)研發(fā)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)患者針對性治療的人體數(shù)字孿生體。
GE
針對特定農(nóng)場的具體風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行定制，考慮到這臺(tái)機(jī)器已經(jīng)運(yùn)行五年，需要承受這個(gè)特定位置的天氣狀況，而且與其他50臺(tái)渦輪機(jī)一起運(yùn)行。因此，必須對整個(gè)風(fēng)電廠進(jìn)行建模，該團(tuán)隊(duì)根據(jù)不斷變化的風(fēng)力條件來優(yōu)化渦輪機(jī)，利用數(shù)字孿生體將風(fēng)電場的輸出提高5%。
Phoenix Contact Electronics
工程師采用ANSYS Twin Builder創(chuàng)建能準(zhǔn)確預(yù)測各個(gè)繼電器剩余壽命的數(shù)字孿生體，可實(shí)時(shí)將傳感器數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行整合，以提前預(yù)測故障，這樣就可以選擇在生產(chǎn)線空閑時(shí)更換或維修繼電器。
LG
在ANSYS Twin Builder的幫助下，通過數(shù)字孿生體創(chuàng)建組件級(jí)虛擬原型，共享產(chǎn)品的物聯(lián)網(wǎng)信息，進(jìn)而幫助研究人員提升產(chǎn)品可靠性，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程，減少物理測試需求，并改進(jìn)產(chǎn)品研發(fā)工作。
Creating a Digital Twin with ANSYS
ANSYS作為仿真技術(shù)領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，可提供綜合全面的仿真工具，幫助客戶通過部署獨(dú)立于平臺(tái)且基于物理場的數(shù)字孿生來加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助力不同行業(yè)制造商節(jié)約成本、創(chuàng)造新的營收來源從而帶來巨大價(jià)值，ANSYS Twin Builder則能幫助企業(yè)輕松實(shí)現(xiàn)這些價(jià)值。
ANSYS還將持續(xù)關(guān)注軟件功能強(qiáng)化，以實(shí)現(xiàn)與其他核心技術(shù)的無縫集成，從而讓產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠以更低成本、更輕松地使用和掌握數(shù)字孿生技術(shù)。毫無疑問，數(shù)字孿生的潛力巨大，它代表了許多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的未來發(fā)展方向，先行企業(yè)已經(jīng)先發(fā)制人，我們的任務(wù)則是讓每位ANSYS客戶都有機(jī)會(huì)抓住這種潛力。
本文整理編輯自ANSYS Advantage雜志、ANSYS Dimensions雜志及相關(guān)客戶案例
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/dimensions-magazine/spring-2017/technology-evolution-in-the-age-of-the-internet-of-things
https://www.ansys.com/zh-cn/products/systems/digital-twin
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/advantage-magazine/volume-xi-issue-2-2017/delivering-a-digital-twin
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/advantage-magazine/volume-xi-issue-1-2017/double-vision
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/advantage-magazine/volume-xi-issue-1-2017/simulation-for-the-digital-twin-ecosystem
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/dimensions-magazine/spring-2017/pervasive-simulation-for-a-digital-world
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/advantage-magazine/volume-xi-issue-1-2017/creating-a-digital-twin-for-a-pump
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/advantage-magazine/volume-xii-issue-2-2018/targeting-a-tumor
https://www.ansys.com/zh-cn/about-ansys/news-center/02-12-19-ansys-twin-builder-empowers-organizations-optimize-product-operations
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