摘要：和物聯網那么為什么我們認為是物聯網的下一個浪潮呢這是因為前者在傳感器和輸入數據上已取得了不錯的發展，而后者正在越來越多地將這些已有的成果更好地為我們所用。其他的同樣也可以使用解決方案，作為工業或物聯網的一部分。

選自Medium
作者：Tomasz Kielar
京東云開發者社區編譯

當前的商業格局受到了眾多新技術的影響，有時確實讓人很難能跟上技術迭新的速度。雖然很多人都熟悉工業4.0和物聯網（IoT）這兩個詞，這里面包含了太多的技術內容以及商業應用上的含義，而Digital Twin則是另一個正在穩步升起的下一波接力詞匯。

事實上，很多人都認為Digital Twin是物聯網的自然演進。畢竟，如果所有內容都已經以某種數字形式或其他形式被連接起來，為什么不讓它“順理成章”地進入下一個進程呢？

從本質上講，這是Digital Twin架構和技術背后的主要驅動力——在數字環境中完全復制物理世界，為公司提供新的自由、機會和優勢。

Digital Twin概念由密歇根大學的Michael Grieves首次提出，自2001年以來一直存在，但近年來，現代技術的不斷快速迭代，才為其實現與普及提供了可能性。

簡而言之，Digital Twin指的是物理產品或資產的虛擬副本。此副本實時更新（或盡可能定期更新），以盡可能地匹配其真實世界。

然后，該模型可用于各種目的，從測試新策略到分析以前的結果，都是可以實現的。

那么，這個模型是如何工作的呢？通常，傳感器和其他組件用于收集有關資產的準確數據。然后處理該數據并用于創建副本。毋庸置疑，更先進的傳感器，無論是更精確的設備還是更密集，更緊湊的陣列，都將有助于創建更加詳細的數字模型。

對物理產品和資產進行試驗可能是一個臨時且昂貴的過程。但是，可以快速編輯數字副本以測試新的解決方案并運行Demo。如果實驗不符合要求，則不會浪費任何物理資源。

Digital Twin的另一個好處是，允許專家們可以在不與物理設備接觸的情況下進行項目的開發與處理

NASA就是一個很好的例子，NASA長期以來一直是這項技術的先驅——即使在虛擬模擬之前，工程師也會創建1:1比例的發射設備復制模型。Digital Twin允許工程師處理已經在太空中并且完全無法訪問的設備，而沒有物理復制帶來的麻煩和困難。在管理員對物理實體進行更改之前，可以運用這一模型進行詳細計劃更新和更改，并在現場進行測試。

美國宇航局國家先進制造中心制造專家兼經理 John Vickers表示：“Digital Twin的最終愿景是在虛擬環境中創建、測試和構建我們的設備。只有當我們把它帶到我們要求的地方時，我們才能實際制造它。然后，我們希望物理構建通過傳感器與Digital Twin連接，以便Digital Twin包含我們通過檢查物理構建可以獲得的所有信息。”

同樣，對于希望或需要對現有產品或設備進行更改的公司，Digital Twin可幫助將停機時間降至最低。例如，在一條生產線中，無效的鏈接可能會限制整個鏈條的最佳效率，但是根本無法將其完全刪除以進行審核/評估，因為這會關閉它所屬的整個流程。但是，虛擬副本可以在不產生這些成本的情況下進行測試和改進。

那么為什么我們認為Digital Twin是“物聯網的下一個浪潮”呢？這是因為前者在傳感器和輸入數據上已取得了不錯的發展，而后者正在越來越多地將這些已有的成果更好地為我們所用。

通過更多互連的設備和應用程序，我們可以更輕松地鏈接數據并更好地了解更為詳細的情況。因此，Digital Twin是一種收集和組合這些數據的高級方法。

事實上，這是一場已經在進行中的革命。據Gartner稱，預計到明年（2020年），75％與物聯網整合的企業將使用 - 或計劃開始使用 - 某種形式的Digital Twin技術。據估計，13％的公司已經在使用此類解決方案，另有62％的公司已經采用某種形式的Digital Twin。

對于許多Digital Twin應用程序而言，它們使用的最佳場景與其他技術一起配合，例如人工智能或機器學習。其他的同樣也可以使用Digital Twin解決方案，作為工業4.0或物聯網的一部分。

值得注意的是，它不是一種全新的替代解決方案。Digital Twin是用于改進現有流程的，它為人們提供了一種“虛擬游樂場”，我們可以在模擬環境中嘗試各種方法，而不會影響真實產品。

Digital Twin技術用于各種用途，大多數企業都可以從中獲益。但是，Digital Twin確實對于部分行業有著更為深遠的意義，這一點值得我們在此討論。

毫無疑問，創建虛擬副本對制造業和工程行業有著非常重要的意義。Digital Twin在制造業中的作用幾乎不需要介紹。它使公司能夠快速有效地測試新設計，無論是小型產品還是大型復雜設備。在虛擬環境中測試新的供應鏈很容易，而測試物理實體則涉及關閉生產，從而導致企業的損失——只有在必要時以及確定最佳策略時才會這么做。

當然，這種技術可以做得更多。一個有趣的例子是GE的數字風電場。通過使用其風電場的數字再現，運營商可以制定優化后的維護策略，并將天氣和其他因素也都考慮在了優化方案中。由于維護的優化升級，讓維護人員對各種條件下的設備狀態有了更好評估，設備與判斷的可靠性也隨之增加，有效提高了風電場產生的能量輸出。

由于這一切都是以數字方式完成的，所以工程師可以自由地進行實驗和研究，相反如果直接對實際渦輪機進行物理測試，可能是需要付出較為昂貴的代價。而前者的存在，就是確保后者僅在解決方案經過全面測試和評估后才再去實施。

這些好處也適用于生產過程。工廠可以使用虛擬復制品來測試更簡化的解決方案，發現其當前生產能力的極限，以及測試新解決方案的壓力。

我們之前提到Digital Twin可以使用傳感器記錄任何項目的持續狀態。這種Digital Twin分析具有很大的潛力——尤其是在汽車領域。隨著汽車與物聯網和數字技術的集成越來越多，復制每個細節的能力變得越來越容易。

例如，在任何事件發生后，Digital Twin可以使用傳感器記錄創建所發生事件的實時復制。這樣，工程師可以直接分析每個確切的問題對車輛的影響，而不僅僅是分析后記錄的數據。

然而，Digital Twin在汽車領域的優勢要遠遠超過這個。工程師可以在數字化的情境中測試車輛的安全功能，降低不不必要的因安全而需要召回新車輛的風險。

這對于汽車零件制造商們也很重要，因為汽車行業的零部件來自眾多不同的公司。Digital Twin允許供應商或生產商的產品在真正被安裝到汽車上之前獲得更多數據，測試新解決方案并改進他們的產品。

同樣，在智能汽車方面，Digital Twin也可以提供很好的幫助。許多智能汽車制造商都是在數字化虛擬環境中進行自動駕駛方面的測試。由于自動駕駛技術仍在發展階段，制造商可以將實際測試時獲得數據，用Digital Twin不斷地測試和改進他們的解決方案。

醫療保健領域的Digital Twin可以識別各種醫療領域中涉及的各種設備（通常非常昂貴并且需要擁有較高操作水平的專門人員）的故障或問題。例如，MRI掃描儀等產生了大量的日常日志和消息，這些日志和消息可以輸入Digital Twin以查看其當前狀態，以及項目新出現的問題。有了這個，工程師可以提前設計預測問題的解決方案，避免關鍵時刻的突發問題，保持這些設備的良好維護。

在更個人的層面上，醫療設備也可以擴展到云，其中來自傳感器的數據可以立即與患者的病史以及外部數據（例如人口統計數據）相關聯。由此，還可以運行機器學習分析——這在初始醫療設備上是不可能實現的——盡可能多地獲取信息以提供更高的洞察與分析能力，而所有這些都由每個虛擬副本為患者提供支持（至少從醫學數據的角度來看）。

對于醫院和醫療設施而言，Digital Twin可用于壓力測試操作，模擬在大規模緊急情況下醫院應該如何進行最佳操作。從醫生及工作人員的調配、病床和診室的進出等，以達到在大規模緊急情況下可以更好地幫助患者。

同樣，在醫療保健產品中應用Digital Twin也可用于幫助醫生為個體提供定制護理。有了足夠的信息，Digital Twin可以提出更私人的解決方案，將每個人不同的身體狀態和數據囊括其中。

事實上，已經有很多人都期望未來能在醫療保健行業中從這個技術上獲益。隨著醫療領域的進步和更精確的傳感器（如基因組讀取）變得越來越普遍，實際上將所有這些結合起來的能力將為整個行業開辟新的可能性。

從產品制造周期的一開始到商店的戰略性展示，零售領域就是數據蓬勃發展的領域。因此，有理由認為，在零售業務中使用Digital Twin可以帶來很多好處。

在產品層面，公司可以使用Digital Twin模擬從產品生產一直店內展示的全流程。在這里，公司可以分析制造流程、供應鏈和物流、測試新的簡化解決方案等等，可以有效降低成本（從而提高利潤率）。

想測試新包裝或設計是否可以降低費用？Digital Twin讓您無需對整個產品系列進行大規模物理更改即可對其進行測試。

在更廣泛的業務層面，零售商店可以使用Digital Twin技術模擬他們的商店情況，并使用傳感器跟蹤客戶行為。然后，可以將此信息存儲在Digital Twin上，以研究關鍵產品的最佳位置。然后可以建議并以數字方式測試產品和布局更改。

亞馬遜已經在做類似的事情，使用分析數據來確定其倉庫的最佳布局，最需要的項目存儲在最易于訪問的位置。Digital Twin提供了一種測試此類自動化的好方法，確保提出的解決方案不會產生無法預料的后果，例如直接訪問通道或路由交叉并導致延遲等問題。

從技術角度來看，Digital Twin技術正變得越來越容易獲得。云技術提供了一種在不需要配備昂貴服務器的情況下處理和運行應用的方法。

如果您的公司一直在采用大數據，物聯網集成或工業4.0解決方案，那么您可能已經開始使用Digital Twin架構了。這些技術趨勢都涉及使用傳感器和其他數據收集手段進行分析和評估。在某些情況下，您可能已經有足夠的資源來創建原型或工作模型。

話雖這么說，實施Digital Twin也需要強大的數字文化。當企業已經使用傳感器和其他數據收集技術盡可能多地學習時，這些模型才能發揮最大效用。

然而，對任何一家公司而言，使用新技術的至關重要的因素是確定您想要改進的領域。就像大數據一樣，捕獲所有內容非常容易，但不能保證它完全有用。應該改進這些解決方案，并將其重點放在最適用的領域。這是為什么最好從小規模開始，將Digital Twin技術應用于最有利的原因之一。

對于許多人來說，Digital Twin已經在這里——就算沒有被“看見”，它也將在不久的將來出現。如果您不是已經“看見”了Digital Twin的大多數之一，那么您可以評估一下業務并確定虛擬模擬是夠可以直接改進的該領域。物聯網已經確保了世界可以獲得各種各樣的傳感器和輸入源，那么為什么不把他有效地利用起來呢？

Digital Twin使公司能夠測試新的解決方案，評估以前的事件并預測未來的行為。它使不同的公司能夠合作共贏，并提供低成本、無風險的方式來測試新的產品設計、解決方案和服務。

隨著物聯網對世界越來越深的影響，Digital Twin解決方案變得越來越可行。這種技術使公司能夠自由地評估、測試和改進，而不必過多擔心風險因素。此外，任何現實世界的決策都將通過重要的模擬結果得到加強，幫助組織做出最佳的選擇。

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