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数字孪生背后的关键技术是啥( 六 )


快速仿真，实时预测在生产的实际执行阶段或者产品的运行阶段，原材料、设备、流程、人员或者环境参数、运行状态等系统信息随时会出现调整与变动，而性能的数字化双胞胎需要将这些变动实时的在数字空间内进行更新。为此，结合物理传感器输入的数据进行快速、实时的仿真与预测是性能的数字化双胞胎的重要技术。
举例而言，在产品投入运行后，基于数据输入与快速仿真技术可以对重要但难以测量的性能参数进行实时的仿真计算，实现对产品的预测性维护等功能。视频内就是电机运行过程中，对电机内部温度应用性能的数字化双胞胎进行分析的例子。
大数据分析，数据闭环生产线或产品的各个物理传感器会产生大量的数据，对这些实际数据应用机器学习等方法进行分析是实现主动响应，事故溯源，预测性维护等数字化双胞胎信息反馈功能的重要技术。例如，生产性能的数字化双胞胎可以对生产过程中出现的事故等实际情况进行数据提取，通过机器学习与数值模拟验证等方式实现原因分析，并针对事故原因提出产品设计、生产流程设计中针对性的改进方案。
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总结而言，数字化双胞胎背后的关键技术涉及数值建模与仿真、机器学习以及将信息连接起来的物联网、云平台等领域，对这些领域内的数据和应用的集成能力同样是数字化双胞胎的关键技术。当前，数字化双胞胎的应用领域与范畴还在不断发展，以上各个领域的突破都可能会提高数字化双胞胎的实际能力，成为未来数字化双胞胎概念的关键技术。
本回答内以数字化双胞胎产品应用领域为划分，简要叙述了其背后的一些关键的技术。从研究的角度，还有更多的技术问题没有提及，比如结合自然语言处理的语义建模技术等等。由于作者能力所限，本文内关于数字化双胞胎概念内技术、概念和应用的讨论难免挂一漏万，欢迎各位在评论里一起交流，共同进步。
在科幻的世界中，人类终有一天会将自己的意识上传到数字世界，实现“永恒”。而在更实际的未来世界中，我们可以应用数字化双胞胎的概念，将各个物理产品实体内包含的全部信息进行数字化、关联化，从它的设计方案、加工过程、运行状态等信息内，发掘信息内深藏着的价值。在作者看来，这些物理实体的数字化双胞胎，将是未来物联网的重要基础之一，也将对工业制造业的发展产生革命性的影响。
最后要说明一下本回答的利益相关：作为工业数字化全球领军企业，西门子早在 2007 年就明确了“融合物理世界和虚拟世界”的战略愿景。如西门子（中国）有限公司执行副总裁、数字化工厂集团总经理王海滨所说 ：“作为全球唯一一家能在产品研发与制造过程以及工厂管理的完整价值链上提供‘数字化双胞胎’的企业，西门子能够帮助企业实现端到端的数字化，使高效的大规模定制化生产成为可能。”

本文内所有图片及视频来自西门子官方网站及官方账号在公众平台内上传的内容。
参考文献：
. 数字化双胞胎 | Siemens. 数字化双胞胎与MindSphere 让我们谈谈西门子的数字化企业理念
本文由西门子工程师撰文回答，希望对题主和关注这个话题的知友们提供帮助
西门子中国研究院 数字化建模与仿真研究部
孙天瑞 向祉牟
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