从5个数字孪生应用实例看各行业如何顺应21世纪潮流

• 在疫情大流行期间，数字孪生技术的采用急剧加速。
• 利用实时数据增强虚拟模型的能力使企业能够预测问题并对设计进行微调。
• 数字孪生解决方案市场的年增长率为7%。以下五个实例解释了个中原因。

当您不能及时接触一个系统时，您如何对它进行管理、维护或维修？这个问题已经困扰了工程师们近一个世纪。现在，科技找到了答案：数字孪生。

顾名思义，数字孪生是物理资产的虚拟表示——它们是复杂系统、产品或建筑结构的活生生的复制品，是将来自现实世界的嵌入式传感器和系统的数据集成到设计过程中制作的模型而创建的。数字孪生体不仅仅是一个模型，它还可以实时地反映真实事物的实际状况。

实际结果把物理现实和虚拟数字相连接，阐明了组件、空间甚至是整个资产组合的性能。借助数字孪生，您不仅可以查看建筑物的自动扶梯何时被卡住，还可以准确了解可能需要更换的组件，为乘客绘制最佳替代路线，并预测是否需要重新设计。洞察力的范围覆盖了从单个产品在不同压力下发挥的功能到整个分布式系统的相互操作。

数字孪生改变世界的5种方式

在疫情大流行期间，远程工作、办公楼关闭和保持社交距离已经将远程监控和系统管理的能力变成了一种超级才能。与此同时，数字孪生技术也变得更加友好和易于使用。难怪Grand View Research的一项研究预测，到2028年，数字孪生解决方案的开支将达到890亿美元，年复合增长率为42.7%。

以下五个典型的例子表明，2020年可能是数字孪生年代的开始。

1. 保护城市免受暴洪侵袭

如果一座城市因为气候变化而每隔几个月就遭遇一次“百年一遇”的极端天气，那该怎么办？长期使用的市政供排水基础设施无法应对持续不断的倾盆大雨和暴风雪。更换旧的水厂、水箱、水库和管道需要几年甚至几十年的时间。

威立雅水务技术公司正使用数字孪生技术创造新的方法，让城市为应对意外事件做好准备。他们采用预测分析改进洪涝建模，并优化资源，使排水设计更具可持续性。这使水务公司能够改善他们市政水域的管理方式。他们可以优化现有的资源，同时建造具有复原力的废水处理和预防特殊气象能力的新设施。阅读文章。

2. 解决香港新机场的难题

为应对未来的需求并巩固香港作为全球航空中心的地位，香港机场正在进行大型扩建。但是为机场增加空间和跑道容量并不是那么简单。您不能在筹备和开始建造时一下子就关闭航站楼或要求人们等待。这一项目极为复杂，使用BIM（建筑信息建模）对于项目牵头公司礼顿亚洲的工程师来说至关重要，它使每个阶段都能按时进行，最大限度地减少对机场正常运营的影响。

现在，该团队打算在项目建成后将包括实时的性能数据在内的工作转变为成熟的数字孪生体。这项创新使项目团队内部的思维定式发生了转变：项目成员现在将他们在现场收集的信息视为可以分析的数据，经过分析后的数据可以用来评估机场扩建和扩建后工作的可行性。阅读文章。

3. 将拆迁垃圾制成建筑材料

旧建筑材料的回收和再利用是一个代价高昂且耗时的过程。虽然建筑业在回收钢铁等建筑材料方面取得了令人瞩目的进步，但是将旧建筑的剩余材料转化为有用的东西要困难得多。即使是一栋小型建筑也包含了大量的组件和材料。提取它们并决定哪些可以重新使用是一项艰巨的工作。列出清单和衡量所有材料仅仅是开始，还必须评估每一种材料的毒性和二氧化碳足迹等因素。有时，唯一的选择是直接丢弃。

由于项目庞大，建筑师和建筑公司很难将绿色抱负变为现实。现在，瑞典White Arkitekter建筑事务所的一项新服务正在使用BIM数据来帮助建筑业跨越通往循环经济的一个重要障碍。该事务所的ReCapture服务对建筑组件进行编目分类，并使用无人机和激光扫描评估重新使用它们的可能性，从而促进数字孪生体的开发。阅读文章。

4. 可持续地生产纸张

使用数字工具生产更多纸张似乎违反人的直觉，但对于纸巾和卫生纸等家居用品来说，这是唯一的方向。新冠疫情大流行开始时，出现了恐慌性购买，为了保持清洁需要反复擦拭物体表面，这些都推动了纸张生产超速运转。对于纸张生产商和为造纸厂配备设备的机械制造公司而言，数字孪生已成为满足人们对生活用纸产品不断增长的需求的重要工具。

奥地利专业机械制造商ANDRITZ公司使用数字孪生技术创建了更好的生产线，从而优化纸张生产过程，节约资源并在生产和供应链出现问题之前进行预测。阅读文章。

5. 管理瑞士最高的建筑

罗氏制药公司总部占据了瑞士巴塞尔市的天际线。它的三角形双塔采用锥形“楼梯”设计，分别高达约178米和205米。1号塔已经投入运作，2号塔计划于2022年5月落成。数字模型一直是整个项目的重要的协作工具，它将客户、建筑师、总承包商、建筑公司和其他承包商围绕着项目详细信息的单一来源集合在一起。

瑞士Herzog & de Meuron建筑设计公司的建筑师和工程师发现，让每个项目利益相关者虚拟参观建筑物的数字模型，甚至是在施工期间组织虚拟参观，可以使他们更容易地接受新的想法和建议。施工完成后，建筑物的数字孪生体可用于预测性维护等任务。电梯还配备了传感器，因此如果系统发现异常情况，它会启动测试。虚拟模型中的实时数据还可用于监测能源和饮用水的消耗。阅读文章。