“數(shù)字孿生”在過去幾年已成為一個(gè)流行詞。但到底什么是“數(shù)字孿生”？顧名思義，數(shù)字孿生就是指對(duì)物理對(duì)象的數(shù)字克隆。兩者的關(guān)系就像是一副真實(shí)畫作和它的數(shù)字掃描版?？梢岳脭?shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)查看所述對(duì)象的所有相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)所研究系統(tǒng)的情況，可追蹤和測(cè)量特定的傳感器，還可復(fù)制系統(tǒng)環(huán)境（道路、天氣、周圍物體或系統(tǒng)等）。

對(duì)汽車業(yè)來說，數(shù)字孿生的價(jià)值主要在于運(yùn)行模擬。 在模擬器中模擬碰撞測(cè)試、自動(dòng)駕駛和其他場(chǎng)景比使用實(shí)體車輛在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試更容易（成本更低）。 利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML），虛擬數(shù)字孿生可在物理孿生出現(xiàn)問題前幫助發(fā)現(xiàn)這些問題。這意味著人們可以在真實(shí)世界中的物理孿生出現(xiàn)問題時(shí)盡快予以維護(hù)。

下面來看一些具體應(yīng)用：

研發(fā)新車

汽車行業(yè)中的數(shù)字雙孿生技術(shù)可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，無(wú)論是車輛還是機(jī)械臂設(shè)計(jì)。從車輛設(shè)計(jì)角度看，利用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)更可靠。

以電動(dòng)車為例，為新原型的能耗建模是非常重要的。清楚了解車輛表現(xiàn)（如電池管理系統(tǒng)（BMS），車輪和胎壓）有助于工程師有效完善設(shè)計(jì)。能夠在限制熱沖擊或電磁影響的同時(shí)優(yōu)化線路布局，這有助于減輕車輛重量，降低成本。在考慮電池能耗時(shí)，首先要想到的要素是電池的充電狀態(tài)。

但實(shí)際上，汽車的空氣動(dòng)力學(xué)也會(huì)對(duì)能耗產(chǎn)生巨大影響（不僅僅是電動(dòng)汽車，所有的汽車都是如此）。憑借計(jì)算流體力學(xué)模擬技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以最大限度優(yōu)化車輛的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。原始設(shè)備制造商就是利用這種方法計(jì)算汽車的最低風(fēng)阻系數(shù)。

工廠和供應(yīng)鏈模擬

數(shù)字孿生還可幫助優(yōu)化生產(chǎn)流程。原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商必須考慮整個(gè)供應(yīng)鏈才能簡(jiǎn)化各項(xiàng)操作，包括制造限制。從工廠的角度而言，機(jī)械臂的設(shè)計(jì)，供應(yīng)鏈和輸送設(shè)備的發(fā)展非常重要。公司也可以利用擴(kuò)展的數(shù)字雙孿生模型模擬其供應(yīng)鏈，并運(yùn)行AI/ML模型來測(cè)試不同的場(chǎng)景。

能夠在設(shè)計(jì)工廠機(jī)器時(shí)預(yù)測(cè)傳感器的最佳位置，不僅可以在使用時(shí)節(jié)省時(shí)間，還可節(jié)省相關(guān)組件，優(yōu)化材料。此外公司也可以利用擴(kuò)展的數(shù)字雙孿生模型模擬其供應(yīng)鏈，并運(yùn)行AI/ML模型來測(cè)試不同的場(chǎng)景。

自主駕駛模擬

在汽車行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)也可在系列生產(chǎn)階段發(fā)揮作用。 憑借數(shù)字孿生技術(shù)，制造商可利用 AI/ML 計(jì)算實(shí)時(shí)模擬自主駕駛（AD）算法。使用模擬環(huán)境驗(yàn)證 AI/ML 算法可以讓工程師和開發(fā)人員確定它們是否安全。如果所述算法可在模擬現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字環(huán)境中通過數(shù)萬(wàn)公里的測(cè)試，即可安全應(yīng)用于物理原型。

物理測(cè)試需要時(shí)間，在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以并行加快和運(yùn)行模擬，從而在考慮了應(yīng)用重力、重量和物理碰撞的的逼真模擬環(huán)境中完成數(shù)千小時(shí)的駕駛。 數(shù)字孿生技術(shù)有助于更好地監(jiān)控該計(jì)算，并確定哪些特定場(chǎng)景需要進(jìn)行深入模擬。例如，一些自主駕駛的現(xiàn)實(shí)情形很難再現(xiàn)，但對(duì)傳感器和算法的優(yōu)化很有幫助。

物理原型不會(huì)被完全取代，但我們可利用真實(shí)物理傳感器（即：相機(jī)、激光定位器等）的數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)字模擬，這樣就不必在開放世界的開發(fā)過程中運(yùn)行無(wú)法預(yù)見的情境。這樣不僅可以節(jié)省大筆開支，還可以減少與其他車輛、行人等發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。

預(yù)見性維護(hù)

數(shù)字孿生技術(shù)采用實(shí)時(shí)車輛傳感器數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)見性維護(hù)。如今，許多車企使用這一組合監(jiān)測(cè)傳感器（如安全氣囊的觸發(fā)展開裝置），以及獲取車輛或工廠機(jī)器各類部件的磨損狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣做不僅可以節(jié)省大量時(shí)間和成本（不再因故障停工、庫(kù)存和資源可提前安排）還可以最大限度降低廠內(nèi)事故風(fēng)險(xiǎn)，減少車輛設(shè)計(jì)缺陷，同時(shí)持續(xù)獲取每一關(guān)鍵（安全相關(guān)）和非關(guān)鍵系統(tǒng)元素的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

汽車行業(yè)的強(qiáng)大推動(dòng)因素

數(shù)字孿生技術(shù)可為處于汽車生命周期不同階段的車企提供各類幫助。 在開發(fā)階段，可利用數(shù)字孿生技術(shù)模擬和優(yōu)化汽車的概念、布線、重量、空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和整體結(jié)構(gòu)，而不需要測(cè)試物理原型的這些變量，從而幫助原始設(shè)備制造商降低成本。

在制造階段，它有助于優(yōu)化設(shè)備布局、維護(hù)以及制造過程中每一步的規(guī)定運(yùn)行。在系列生產(chǎn)階段，它可以幫助預(yù)測(cè)磨損、缺陷，還可以用于重現(xiàn)實(shí)體車輛面臨的真實(shí)場(chǎng)景。







審核編輯：劉清