凌岳网络科技(图)-数字孪生

如果你的工作中要使用3D模型及其数据，那么你很可能听说过作为潜在的分析与优化解决方案的“数字孪生”。那么，数字孪生究竟是什么？

按照简洁的定义，数字孪生就是物理实体的3D模型，而且该3D模型的动画是由真实实体的实时数据驱动的。

一套数字孪生包括：一个物理实体，它生成关于其运作的实时数据，数字孪生系统，或使用传感器收集关于其周边活动的实时数据。一个该物理实体的3D模型。从物理实体到3D模型的实时数据流送。一个基于软件的机制，根据收到的实时数据，使3D模型的视觉表现与物理实体保持一致。

不过，理解数字孪生的定义是一回事，理解你可能需要数字孪生的原因则是另一回事。

为什么你需要数字孪生？

假设你的工作要求你优化一家工厂的生产流水线，尝试减少制造时间或成本。你的步工作就是构建该工厂的3D模型，其中包含了生产涉及的一切——机器、机器人、原材料、传送带、叉车、推车，乃至工人。然后，在那座实体工厂里，你对机器和机器人进行配置，让它们发送关于自身运作情况的实时数据，例如完成一个循环的时间长度。你在关键区域布置了传感器，以便了解什么时候会发生变化，比如一个货盘的原材料送达，或者成品装满某个容器。

接下来，你设置了一个软件界面，用于处理实时数据和实时更新3D模型。这时候你就有了这家工厂的情况的表示，可以在你的电脑屏幕乃至VR中查看——这就是这家工厂的数字孪生。

在任何时候，主管和工程师都可以通过观察数字孪生来“看到”工厂车间实况，甚至可以与其交互。可以拉近视角来查看某个特定流程的运行情况，也可以拉角来查看它对整体流程的影响。还可以通过数学模型和工具，进一步分析捕获的数据。

在产品设计开发阶段所形成的数字模型，就是产品的数字孪生模型。数字孪生技术逐渐成为优化整个制造价值链和的重要工具。数字孪生功能是设计工程师工具箱里的一种选择工具，数字孪生，它可以简化设计流程，削除原型测试中的许多方面。

通过使用3D和人机界面，如增强现实和虚拟现实，工程师可以确定产品的规格、制造方式和使用材料，以及如何根据相关政策、标准和***进行设计评估。

数字孪生可以帮助工程师在确定设计终稿之前，识别潜在的可制造性、质量和耐用性等问题。因此，通过数字孪生模型的应用，传统的原型设计速度得以提升，产品以更低成本，更有效地投入生产。设计阶段的数字孪生是产品（物理实体）“孕育”阶段的数字模型。

数字孪生支持从创新概念开始到得到真正的产品的过程。从产品设计、工艺设计验证、生产线设计优化，到生产运行、质量检测和产品提交。

数字孪生迅速成为热潮，源于数字化设计、虚拟和工业互联网（工业物联网）等关键使能技术的蓬勃发展与交叉融合。

数字化设计技术从早期的二维设计发展到三维建模，从三维线框造型进化到三维实体造型、特征造型，产生了诸如直接建模、同步建模、混合建模等技术，以及面向建筑与施工行业的BIM技术（建筑信息模型）。三维建模技术不光用于产品设计阶段，并且可以实现三维工艺设计。产品的三维模型中不仅包括几何信息、装配关系，还包括PMI（产品制造信息，数字孪生工厂，包括尺寸、公差、形位公差、粗糙度和材料规格等信息）等制造信息，已经可以实现MBD（基于模型的产品定义）。

为了支持产品三维模型的快速浏览，数字孪生，可以从包含三维工艺特征的完整三维特征模型中，抽取出仅包括几何信息的轻量化三维模型。基于三维造型和三维显示技术，虚拟现实技术（VR）取得了蓬勃发展，广泛用于汽车、飞机、工厂等复杂对象的虚拟体验，包括沉浸式虚拟现实系统C***e，用于产品展示和市场推广的三维渲染技术，以及基于视景的模拟驾驶技术等。近年来又发展起来增强现实技术(AR)，其特点是可以将实物模型和数字化模型融合在一个可视化环境之中，从而实现传感器数据的可视化，还可以进行产品操作、装拆及维修过程的三维可视化，实现产品操作培训、维修维护等应用。