从ANSYS文章了解数字孪生体工程价值

导读：ANSYS系统事业部Eric Bantegnie和工业市场部Sudhir Sharma撰写了一篇文章，阐释了通过“孪生化”（Twinning）运行产品性能实现工程洞察力。文章具有大量推广内容，请自行甄别。工业4.0研究院翻译全文，供行业人士参考。

现今，大多数产品开发团队都依靠工程模拟仿真工具进行创新，并且快速经济的把解决方案推向市场。在模拟仿真这个低成本、无风险的数字世界中，工程师可以利用各种虚拟功能测试和优化设计的性能、更快的推出产品，并最大限度的减少财务投资。

过去，模拟仿真的作用主要是在产品开发方面，如今，数字孪生体（Digital Twin）将把模拟仿真的价值从产品开发扩展到整个产品生命周期，使它能够被放在其独特工作环境中的实际运行条件下进行研究。

通过在数字环境中创建一个实际产品系统的副本，工程师可以在其潜在性能和维护出现问题之前进行预测和解决。数字孪生体收集到的这些实时且真实的洞察，可以加速未来的设计迭代，引领产品的持续改进。

o 数字孪生体是什么？

数字孪生体是指组织中某个特定产品的所有数字化信息与该产品在使用过程中的实时运行数据流的组合。将基于物理学的理解与分析相结合，提供了揭示数字孪生体真正价值的洞察见解。

利用这些洞察见解，工程师可以了解产品的运行故障模式、防止计划外停机、提高产品性能，并为下一代产品打下基础。

数字孪生体能够利用多功能模拟仿真（从详细的3D物理模型到降序模型ROMs）来压缩模拟时间，并展示关键的各方面产品性能。例如，安装在发电厂中的燃气轮机的数字孪生体，其设计可能会突出能效、排放、涡轮叶片磨损或对客户以及产品开发团队特别重要的其他因素。

通过研究数字孪生体，工程师可以确定任何性能问题的根本原因、提高产量、安排预测性维护、评估不同的控制策略，然后近乎实时地优化产品性能，并将运营费用降至最低。随着客户从购买产品转向购买结果导向的服务，产品性能风险实际上是转移给产品开发人员了，因此上述能力正变得越来月重要了。

GE Digital公司Predix分析平台的首席架构师Marc Thomas Schmidt指出，

“数字孪生体最令人兴奋的一个方面是，我们现在可以观察一个单独的产品系统，例如风力涡轮机——并且只分离出一个产品来观察。我们说的并不是泛指的涡轮机这个品类，而是针对某台具体的机器。我们可以研究它受到影响的天气模式、它的叶片角度、它的能量输出，然后优化这台机器。如果我们在该领域所有产品系统都能这么干，设想这对整体产品性能的影响吧——这显然代表了一场产品工程的革命。”

o 物联网技术的利用

数字孪生体之所以成为可能，是因为一系列技术的进步和发展，包括模拟仿真软件、硬件和处理速度的提高。而最重要的促成因素，是物联网的出现。物联网对我们日常生活的影响已经得到充分证明，而且消费类设备的增长也没有放缓。

事实上，到2025年，联网设备的销售额预计将达到每年11万亿美元。

然而，工业行业利用物联网的速度却一直比较慢。虽然其早期的应用相当简单（比如设备开关），但是如今商业界已经开始认识到物联网设备的巨大潜力——采集具有很大潜在战略价值的实时数据。

工程师在运行现场的产品上安装价格相对较低的小型传感器，采集到大量的产品日常性能数据，再把这些新信息与基于物理学的仿真功能相结合，工程团队就可以检查和解决任何性能问题、预见产品维护或维修的需求，并确保产品的未来新版本是针对日常运行条件优化过的。

PTC公司首席技术官Andrew Timm指出，

“ANSYS实现了模拟失败的能力，这是非常令人兴奋的成果。模拟仿真不但应用于前期工程，还适用于现场运行。而数字孪生体可能涵盖了设施破裂前的压力水平或者墙体过薄等信息，如果出现问题，您可以在仿真模型中测试潜在的解决方案，并反馈这些信息以解决问题。”

o 愿景的实现

虽然数字孪生体主要是拥有复杂产品系统的大型工业制造商在使用，但持续的技术进步使得这种最佳实践能够被更多企业采用，应用范围更加广泛。

ANSYS致力于与数字孪生革命的领导者合作，赋能所有产品开发团队。例如，我们和通用电气密切合作，将行业领先的模拟仿真软件与通用电气基于云的工业数据分析平台Predix相集成。

这样的协作可以将日常运行数据与强大的分析相匹配，确保产生战略洞察，并通过工程仿真变得更直观和可行。

ANSYS还与物联网平台ThingWorx的开发者PTC公司密切合作，该平台形成了远程传感器和模拟仿真软件之间的网关。通过机器学习和增强现实，PTC的平台能够显示从物联网采集到的重要洞察见解，并将这些数据连接到ANSYS软件。

由于我们的模拟仿真平台是高度定制化的，因此它可以和其他物联网平台以及尚未现身市场的下一代平台相集成。

随着ANSYS不断发布新的模拟仿真软件版本，我们将继续关注增强功能，以实现与其它核心技术的无缝集成——使数字孪生体成本更低、更易获取，也更便于产品开发团队使用。

毫无疑问，数字孪生体拥有巨大的潜力，我们相信可以给每位ANSYS客户利用这一潜力的机会。