为何埃森哲将“数字双胞胎”列为2021年的前五大技术趋势

为何埃森哲将“数字双胞胎”列为2021年的前五大技术趋势

数字孪生技术是一种创建现实世界实体(例如飞机,制造厂或供应链)的虚拟副本的技术。

制造业公司越来越多地使用数字孪生技术来加速用于产品开发的数字化转型计划,并且在过去的五年中,随着传统制造商寻找与特斯拉等创新型初创公司保持同步的方法,该技术已日益普及。

自2002年以来,这个想法就诞生了,当时是底特律大学教授迈克尔·格里夫斯(Michael Grieves)提出的,它描述了一种协调产品生命周期管理的新思路。由于对跨工程,制造和质量团队的流程和数据进行集成的限制,该概念陷入了很多年。但是,得益于数据集成,人工智能和物联网的改进,它已经开始蒸蒸日上,这将数字转换工作的好处扩展到了物理世界。

Gartner在2019年建议,明年将有75%的组织实施数字双胞胎。今年,埃森哲将数字化双胞胎定位为2021年值得关注的五大战略技术趋势之一。其原因是,企业最终想出了如何在一系列项目中扩展这些项目,而不是一次性地扩展这些项目,埃森哲技术实验室常务董事迈克尔·比尔兹(Michael Biltz)说。

早期的数字双胞胎领导人展示了道路

数字孪生的希望在于改善不同类型组(例如产品设计,销售和维护团队)和工程学科之间的协作和工作流。如果做得好,它可以提供出色的结果。例如,美国空军在短短一年多的时间内就广泛使用了数字孪生飞机来设计和制造新的飞机原型,这一过程历来拖延了数十年。

在其他行业中,相同的原理可以转化为加速车辆电气化,降低建筑成本和建设智慧城市。雪佛龙公司希望使用数字双胞胎来更快地预测维护问题,从而节省数百万美元。生产压缩空气设备的Kaeser一直在使用数字双胞胎从产品模型转变为订购模型。

埃森哲与联合利华(Unilever)合作,为其工厂之一建造了数字孪生子。数字孪生模型使不同的专家可以分析各种折衷方案,以对工厂进行微调,同时最大程度地降低新问题的风险。他们能够减少电费并提高生产率。尽管取得了这些早期的成就,但其中许多成功都受到了技术平台或系统集成商的限制。

数字孪生不是现成的技术

数字双胞胎背后的核心思想出现在产品生命周期管理中,用于简化产品开发。但是后来其他行业意识到一些相同的想法是适用的。Gartner在产品开发,制造,供应链,组织和人员等领域为不同类型的数字双胞胎描绘了特征。

尽管数字模型本身正在变得越来越好,但是弄清楚如何在应用程序之间共享模型还是比较棘手的。

不同类型的应用程序针对特定用例优化了数据收集过程和数据模型。像Siemens,PTC和Dassault这样的PLM供应商一直在购买并建立丰富的工具生态系统,这些工具可促进整个产品生命周期中数字孪生数据的交换。

当企业从一个供应商处购买工具时,这些类型的工具就很好用,但是在不同供应商的应用之间传递数字孪生模型会导致集成度降低。

各种标准组织一直在努力帮助简化此过程。国际标准组织一直在为数字双胞胎制造开发各种标准,以减少交换过程中的数据丢失,并促进业务协作。

数字转型咨询公司Percall Group的高级技术员Michael Finocchiaro说:“我认为PLM供应商在实施这些标准方面存在很大的依赖性,因此它们被引入了我们开发数字双胞胎的DNA中。” 随着大型PLM系统(例如Dassault的3DEXPERIENCE,PTC的Windchill和Siemen的Teamcenter)采用这些标准,它们将更易于在现实世界中部署。

但是,对于供应商在实践中如何确保互操作性的承诺,尚无定论。例如,Finocchiaro说,尽管存在标准,但跨平台集成物料清单数据通常需要进行广泛的自定义。

Finocchiaro说:“这暴露了这些平台开放性的措辞之间的差距,因为它们偶尔会通过供应商锁定来保持和扩大客户群。” 这种自然的趋势给标准的采用带来了一些拖累。扩大这些努力将需要更好的集成和利益相关者之间有关数字孪生应该如何工作的更好的沟通。

务实的数字孪生标准方法

对象管理小组(OMG)的Digital Twin Consortium等行业合作可以提供帮助。数字孪生联盟首席技术官Dan Isaacs表示:“虽然还有很多工作要做,以使数字孪生互操作性,集成和支持可组合性,共享和通用实践的标准成为基础。”

OMG以前曾率先采用广泛采用的标准,例如用于业务体系结构的CORBA和用于绘制业务流程的BPMN。Digital Twin Consortium由行业领导者组成,例如Microsoft,Dell,GE Digital,Autodesk和Lendlease,Lendlease是世界上最大的土地开发商之一。

该小组致力于在数字孪生技术的词汇,体系结构,安全性和互操作性方面建立一致性。它不直接开发标准,而是帮助不同的参与者充实要求,这些要求将使ISO,IEC和OMG等组织了解标准。

例如,数字孪生联盟最近宣布与开放源社区FIWARE建立联盟,该社区为智慧城市,工业,农业和能源策划各种数字孪生参考组件。希望这种合作关系可以像在TCP / IP参考实现的背景下互联网发展一样,迅速启动数字孪生网络的部署。这将使连接多个数字双胞胎变得更加容易,以帮助模拟城市,大型企业乃至世界。

依靠GIS的成功

艾萨克斯说:“全面的数字化转型仍处于早期阶段。” “数字双胞胎继续获得动力,但是要充分发挥其潜力,就需要对软件和硬件基础设施进行无缝集成,对齐和最佳实践。” 这将需要跨多种技术的协调,例如AI / ML,建模和仿真,IoT框架以及特定于行业的数据和通信协议。

实际上,这看起来像是将地理信息系统互操作性的成功扩展到其他领域。这些努力已经扩大了卫星图像和点云扫描与AI和ML结合使用的范围,以识别可以被标记并与其他资产或属性相关联的结构和异常。这有助于企业团队改进模式识别,以获取获得竞争优势所需的关键见解。

艾萨克预计,数字双胞胎技术将在能源和公用事业领域得到最大程度的采用,以加速向可再生能源的过渡,并实现净零排放。其他领域,例如医疗和保健,也正在蓬勃发展,但要在各种系统的混杂中协调数字双胞胎面临挑战。

有远见卓识的领导者可以解决扩大数字双胞胎的难题,他们可能会看到巨大的竞争优势。埃森哲的《 2021年技术愿景》报告预测:“从今天开始的业务,建立其资产的智能双胞胎并结合其第一个镜像环境,将推动行业和整个世界朝着更加敏捷和智能化的未来发展。”

本文为作者 胡慧 独立观点,并不代表 我是CIO 立场。

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