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世界正在迈向一个由自动化驱动的更高效业务运营时代。这是三菱日立电力系统公司首席执行官保罗-布朗宁（Paul Browning）在休斯敦刚刚结束的2019 CERAWeek上传达的重要信息之一。保罗-布朗宁是 "数字化转型议程 "的主旨发言人，他谈到了三菱利用人工智能（AI）、机器学习和数字孪生技术创建世界上第一个自主发电厂的情况。 他在演讲结束时说："三菱正在建设世界上第一个能够自我修复的自主发电厂。
利用数字化转型技术消除停机时间，减少意外停机，这只是数字孪生技术所能实现的几个方面。事实上，虚拟化工作空间和复杂系统的能力对于实现大多数行业梦寐以求的智能工厂和工业 4.0 革命具有重要作用。这是因为，没有其他新兴技术能像数字孪生技术那样，有潜力弥合由机器驱动的物理世界与虚拟世界之间的差距。因此，预计到 2025 年，数字孪生市场的价值将达到约 260 亿美元。
虽然这些数字凸显了人们对数字孪生解决方案的接受程度越来越高，但许多企业对其实施和效益仍持怀疑态度。这就是为什么需要进行实际案例研究，以突出数字孪生技术的应用以及其他企业如何从中受益。
数字孪生技术最重要的优势
工业 4.0 的业务模式依赖数据来实现业务流程自动化。而数字孪生系统则为从生产流程的各个方面收集数据以进行分析和模拟创造了完美的环境。在准确收集数据并设计出数字孪生系统后，系统集成商、数据分析师和其他利益相关者就可以利用这些数据来推动业务政策并改进决策流程。工业 4.0 和制造商可从数字孪生系统中获得的好处包括
提高工厂绩效- 能够访问和量化生产流程和车间产生的所有信息是实现自动化的关键。数字孪生技术使制造商能够从集成在车间的传感器和嵌入式系统中收集数据。数字孪生还通过复制物理制造流程和创建可对这些流程进行评估的数字环境，将事情向前推进了一步。
有了来自设备、机器、材料处理和生产周期的必要数据，制造商就可以制定政策并进行模拟，以确定其效率如何。一旦确定，就可以在车间应用制造政策和法规。这为大型企业提供了一种更廉价的方式，来获取决策对生产率水平的影响。
DHL 对数字孪生技术在提高工厂绩效方面的重要性进行了研究，重点介绍了依维柯解决方案使用数字孪生技术优化焊接能力的情况。依维柯生产线的焊接部件经常发生故障，延误了生产。这些故障的原因被归结为不断磨损的薄片组。为了提高性能和减少停机时间，依维柯为其生产线设计了一个数字孪生模型。
数字孪生模型帮助依维柯了解了不同的焊接概念和要求，以及它们对薄片组的影响。通过模拟和机器学习，依维柯开发出了一种最佳焊接工艺，可以预测部件故障的发生概率，从而减少故障。
驱动型预测性维护- 设计制造车间或工厂数字孪生系统的好处之一，是有机会将预测性维护整合到业务模型中。预测性维护涉及对部件或机器故障的预测，并采取先发制人的措施防止故障发生。数字孪生技术创造了一种环境，可在各种系统中推动预测性维护。
三菱日立电力系统工厂再次成为数字孪生技术在工业 4.0 中推动预测性维护政策的范例。三菱创建的数字孪生模型使发电厂能够监控决定发电厂性能水平的传感器和其他参数。在应用过程中，Digital Twin 与人工智能和机器学习一起，为在不中断生产的情况下安排维护活动的最佳时间提供了洞察力。
三菱公司从使用数字双胞胎中获得的收益包括：发现故障部件的更高效方式，以及减少停机时间的维护文化。自主发电厂还能够运行自我诊断并修复影响发电的卡阀。智能设施可利用数字孪生系统推动预测性维护文化，从而消除资源浪费和故障设备造成的停机。
复杂系统或流程的高级控制--数字孪生生态系统提供了一种以其他传统技术无法实现的方式控制复杂系统和流程的途径。这是因为，人工智能、机器学习和模拟可应用于数字环境，从而让企业看得更远。数字孪生技术将控制过程（包括将系统性能与设定标准进行比较、发现偏差并设计纠正措施）提升到了更高的水平。这使其成为工业 4.0 研究的重要资源。
从美国能源部国家能源技术实验室（NETL）如何部署数字孪生解决方案的例子中，可以看出数字孪生如何使复杂系统的高级控制成为可能。该（NETL）工厂的数字孪生系统被用于开展二氧化碳发电厂的研究，以替代目前使用的危险的煤电厂。数字孪生还绘制了发电厂的传感器网络，以优化其使用。
研究团队创建的数字孪生体是分析运行关系及其对发电影响的虚拟试验台。在这种情况下，数字孪生的好处包括以更低成本、更有效的方式分析控制过程现象和减少停机时间。提高电厂可靠性和优化资源利用也是数字孪生系统的优势之一。
简化培训和入职流程- 未来的工业 4.0 将由工业物联网 (IIoT)、物联网、自动驾驶车辆和设备等新兴技术解决方案驱动。这意味着，要有效利用工业 4.0 的优势，就必须让老员工和新员工了解如何在智能设施中发挥作用。工厂系统和流程的数字孪生为员工学习操作流程提供了一个虚拟环境。
在一个汽车厂进行的案例研究中，员工在虚拟环境中通过手册学习维修和组装流程。培训结束后，员工更愿意选择在虚拟环境中学习，与通过实体手册学习相比，他们保留了更多的信息。这说明，数字孪生技术驱动的实践学习方法为安全地学习复杂的流程创造了更好的环境。
利用数字孪生技术的优势
数字孪生技术与云计算的结合使其提供的设计、仿真、调度、分析和模拟服务对最终用户来说更加经济实惠。中小型企业现在可以使用数字孪生解决方案来解决复杂问题。这意味着 "数字孪生 "即服务正在缓慢但稳步地成为企业探索的一种选择。您可以联系Simio公司经验丰富的工程师，进一步了解数字孪生为您的企业带来的机遇。