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数字孪生指的是人、流程和事物的数字表示。它用于分析运营情况，洞察复杂流程。2019 年即将结束，定义数字孪生技术的需求依然存在，希望到明年这个时候，它的发展和普及能让这种需求过时...
2018 年，数字孪生被报道科技行业的大佬们列为顶级技术趋势。根据 Orbis 的研究，数字孪生市场预计将在 5 年内增长 35%，而 2020 年正处于这一阶段的中间。不过，在强调 2020 年的发展趋势之前，我们应该先回顾一下今年到目前为止的情况。这样做的目的是，在描绘未来之前，要注意之前的预测是否已经实现。
Gartner 和其他刊物的连续研究表明，数字孪生的普及率已步入正轨。如今，许多技术和非技术领域的专业人士都了解数字孪生概念，以及如何利用它来推动业务流程和概念。这就是为什么许多行业目前都在整合数字孪生技术，以提高业务洞察力和理解数据。
从地理意义上讲，数字孪生技术的最大采用者仍然是北美地区。美国和加拿大的企业目前在采用数字孪生技术方面处于领先地位。北美约占数字孪生市场和经济总量的 59%，其次是欧洲和亚太地区。
数字孪生和仿真的本质及其提供的解决方案使其成为制造业极具吸引力的商业工具，而这一事实也有数据为证。制造业对数字孪生的青睐得益于工业 4.0 和车间内正在进行的各种流程。智能边缘设备、设备、机器人、人工智能和自动化的使用也非常符合数字孪生的概念，因此对制造商很有吸引力。
2019 年，制造商约占数字孪生市场的36%。其他行业，如能源和电力行业、航空航天、汽车和石油天然气行业，则是利用数字孪生技术提高运营水平的前五大行业。对这一趋势的分析突出表明，数字孪生对于简化复杂流程非常重要，在复杂流程中，需要成百上千个变量和关系才能成功完成既定任务。
数字孪生是否只适用于生产型行业？
虽然石油和天然气行业以及能源和电力行业并不被称为制造业，但也有其存在的理由。因此，许多人可能会认为或怀疑数字孪生技术是否只适用于离散或流程制造的生产型行业。答案是否定的。
数字孪生技术还被用于其他垂直行业，如酒店业和餐饮业。其中一个例子是 CKE 控股公司使用 Simio 来减轻旗下 Carl's Jr 和 Hardee's 餐厅的工作量。数字孪生还被用于支持酒店、房地产和收费设施中的离散事件模拟。
互联设备的使用以及服务和酒店业的自动化是数字孪生在各行各业应用的推动力。随着越来越多的行业和专业人士了解数字孪生带来的好处，预计来年数字孪生将持续增长。
2020 年数字孪生和仿真技术的五大趋势
相互关联的技术将提高采用率
2020 年，3D 打印、金属打印和绘图等相互关联技术的发展和成熟将在加快数字孪生应用率方面发挥一定作用。这是因为需要对这些技术和驱动这些技术的系统进行监控和持续改进。
以三维打印为例，目前许多制造企业都在利用三维打印集群来加快生产需求。三维打印集群或农场指的是数百台三维打印机同时运行以制造实物的设施。虽然这些三维打印集群拥有管理打印过程的专用软件，但这些设施内的材料交付、调度和整个供应链的管理均由人工处理。
数字孪生解决方案可以消除三维打印农场的人工管理和处理过程，效果非常显著。如果执行得当，大型 3D 打印集群的数字孪生将提供一种数据驱动的方法，以优化供应、调度和制造流程。这将减少开支，包括三维打印集群设施的能源消耗。
工业 4.0 将继续推动应用
工业 4.0 和推动智能工厂发展的设备以及通信渠道预计将增加数字孪生解决方案的采用。2019 年，OPC 基金会制定了新的工业 4.0 标准，支持从棕地设施的最深处收集数据。这些数据是利用智能边缘和嵌入式设备从采用传统技术的哑设备中收集的。
这种方法的成功，意味着数字孪生技术现在可以在开发数字表征时整合从哑设备或传统设备收集到的数据。这提高了表示的精确度，从而增强了模拟结果和调度计划。因此，越来越精确的数字孪生生态系统和结果将创造更多的使用案例，从而推动数字孪生在 2020 年的应用。
物联网和 IIoT 将推动数字孪生的采用率
在 2020 年，制造业和服务业都将向互联性更强的环境发展。如前所述，工业 4.0 将促进数字孪生技术的应用，工业物联网（IIoT）也是如此。物联网和 IIoT 装置或设备的广泛采用，促使人们竞相开发最佳管理解决方案，以监控相互关联的活动。
数字孪生服务提供商目前正在利用这一优势，并将在 2020 年继续利用这一优势。数字孪生能够创建 IIoT 设备的数字表征，还能整合它们产生的数据，这为企业在未来几年探索多种用例创造了条件。这些用例包括在复杂的互联设施中运行模拟，以产生准确的结果，或访问涉及使用 IIoT 技术的流程。
应对网络安全挑战的数字孪生系统
每过十年，企业面临的网络安全挑战就会不断变化。千禧年，木马和其他病毒被防病毒软件应用程序有效阻止；到 2010 年，攻击者转而使用网络钓鱼攻击和恶意软件。如今，勒索软件、间谍软件、DDoS 和商业电子邮件泄露攻击已成为企业面临的新挑战。由此可见，网络威胁的形势瞬息万变。
为了应对这些威胁和攻击，企业将在 2020 年采用数字孪生解决方案。在这种情况下，数字孪生将被用作渗透测试工具，模拟成功的数据泄露或勒索软件对企业业务流程的影响。在数字孪生环境中，可以模拟对核心设备的攻击，其结果将是一种响应模式，确保瘫痪的设备不会导致长时间停机。
预计到 2020 年，基于云的数字孪生解决方案面临的网络安全威胁也将增加。因此，将制定更安全的通信协议和数据使用规范标准，以保护使用数字孪生技术的企业。这意味着开发商和服务提供商在确保数字孪生环境安全方面将发挥更大的作用。
基于模拟的调度
随着企业在管理业务流程方面寻求更高的准确性，预计 2020 年将继续推动提供实时调度。企业打算如何应用仿真和数字孪生工具也推动了对实时调度的需求。例如，企业需要实时做出业务决策，处理机器停机等意外情况，并重新安排运营时间。
这些挑战都属于离散事件仿真（DES）软件可以处理的问题。一旦获得所需的数据，DES 和数字孪生应用软件就能实时进行模拟，并提供准确的解决方案，以实时应对不断变化的情况。这将大大减少停机时间，提高设施和仓库的性能。
虽然有些 DES 软件提供实时模拟调度功能，但许多软件仍然是基于流程的调度应用软件，这种情况将在 2020 年得到改变。
量子计算
要实现实时模拟、调度和流程管理，数字孪生解决方案就必须利用量子计算提供的速度、可扩展性和高性能。目前，数字孪生解决方案利用云计算为企业提供稳定、可扩展的服务，只有少数解决方案整合了高性能计算机的使用，以增强或管理真正的大型工作负载。
2020 年，将进一步利用高性能计算机加快数字孪生环境中的模拟。在可预见的未来，这一举措的成功将加快实时调度和复杂流程管理的速度。
规划 2020 年...
数字孪生的优势在确保各行各业采用数字孪生方面发挥了重要作用，2020 年的预期趋势将延续 2019 年的采用率增长势头。尽管数字孪生解决方案的交互性和使用直观性有所提高，但企业仍需要经验丰富的专业人士的协助，才能从数字孪生环境中获得最佳效益，而这正是Simio可以提供帮助的地方。
IT 经理、网络安全专家和项目经理可以利用Simio 基础课程了解更多有关仿真和数字孪生技术的信息，包括其在现实生活场景中的应用。