?數(shù)字孿生，5G推動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中的助燃劑，5G時代不可或缺。

數(shù)字孿生即數(shù)字形式的雙胞胎?！皵?shù)字孿生體中一個是存在于現(xiàn)實世界的實體，小到零件，大到建筑，簡單如螺絲，復(fù)雜如人體組織結(jié)構(gòu)；而另一個則只存在虛擬和數(shù)字世界中，是利用數(shù)字技術(shù)鏡像而成的與現(xiàn)實世界對稱的孿生體。

當(dāng)然，數(shù)字孿生，不單單只是復(fù)制，所謂數(shù)字孿生體不僅是對現(xiàn)實實體的虛擬再現(xiàn)，還是對模擬對象在現(xiàn)實環(huán)境中的行為的再現(xiàn)。所以可以說，數(shù)字孿生是將物理對象以數(shù)字化方式在虛擬空間呈現(xiàn)，模擬其在現(xiàn)實環(huán)境中的行為特征。

2.數(shù)字孿生有何好處？

那么既然說到數(shù)字孿生不僅僅是復(fù)制，那么數(shù)字孿生概念，究竟有什么好處？

數(shù)字孿生在設(shè)計、制造中的用處

數(shù)字孿生技術(shù)可以通過設(shè)計、IoT、虛擬現(xiàn)實等數(shù)字化手段，把物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中，從而形成可拆解、可刪除、可復(fù)制、可修改、還可重復(fù)操作的數(shù)字化鏡像。這樣做能很大程度上加速操作人員對物理實體的了解，激發(fā)模擬仿真、批量復(fù)制、虛擬裝配等設(shè)計活動。

但在過去，沒有數(shù)字化模型幫助，制造一件產(chǎn)品需經(jīng)歷很多次修改設(shè)計。

自從有了孿生數(shù)字技術(shù)，采用了數(shù)字化模型的設(shè)計技術(shù)以后，就能夠在虛擬的三維數(shù)字空間輕松地修改產(chǎn)品的每一處尺寸和裝配關(guān)系，這使得幾何結(jié)構(gòu)的驗證和裝配可行性的驗證工作變得簡單易操作，這種技術(shù)大幅度減少了更新?lián)Q代過程中物理樣機(jī)的制造次數(shù)、時間，同時降低了成本；

除此之外，這項技術(shù)還能通過采集有限的物理傳感器指標(biāo)直接數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)信息庫，通過機(jī)器的學(xué)習(xí)推測出部分原本無法直接測量的指標(biāo)。從而得到實現(xiàn)對當(dāng)前狀態(tài)的評估和對過去發(fā)生問題的診斷分析，還能對未來趨勢的預(yù)測分析，并給予分析的結(jié)果，模擬各種的可能性，為用戶提供更全面的決策支持。

1. 數(shù)字孿生，5G應(yīng)用落地強(qiáng)風(fēng)口

數(shù)字孿生是5G物聯(lián)網(wǎng)時代的一個重要場景應(yīng)用。

• eMBB（高帶寬），能全面提升網(wǎng)絡(luò)速度，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)體驗；

• mMTC（大聯(lián)接）鏈接更多的智能終端，從而實現(xiàn)萬物互聯(lián)；

• URLLC高可靠&低延遲）則因它的高可靠性和低延時性，應(yīng)用在精度要求高的行業(yè)，如自動駕駛、移動醫(yī)療等。

海量應(yīng)用場景和模式都是在這三者的基礎(chǔ)上衍生得到的。數(shù)字孿生技術(shù)就是在上述應(yīng)用場景之下衍生出來的。

數(shù)字孿生技術(shù)多用于工業(yè)制造，汽車、電子制造領(lǐng)域尤其應(yīng)用的多。盡管催動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)走向完善的關(guān)鍵技術(shù)不止一個，但最能體現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“助燃劑”5G拉動作用的就是數(shù)字孿生的技術(shù)。?

數(shù)字孿生將不可或缺。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來最核心的應(yīng)用基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，不管是在生產(chǎn)線上的工業(yè)設(shè)備，或是是城市里的垃圾箱、電燈桿，都要采集出來并映射到數(shù)字世界。

2. 數(shù)字孿生大幅提升制造業(yè)效能

主要有以下兩種：

1.推進(jìn)設(shè)計與制造高效協(xié)同。在數(shù)字孿生體中，將所需要制造的產(chǎn)品、方式、資源以及地點等各個方面可以進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃，相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)設(shè)計人員和制造人員的配合。一旦在設(shè)計或制造上有變動，就只需要在數(shù)字孿生體中輕松的地更新制造過程，將各項任務(wù)完成的時間、工序整合起來分析和規(guī)劃，直到總結(jié)出滿意制造過程方案。

2.確保準(zhǔn)確執(zhí)行設(shè)計和制造。在數(shù)字孿生體中對不同的生產(chǎn)策略進(jìn)行模擬仿真和評估，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計學(xué)技術(shù)，快速找出有空檔時間的工序。調(diào)整策略后再模擬仿造整個生產(chǎn)系統(tǒng)的績效，從而優(yōu)化實現(xiàn)所有資源利用率的最大化，確保所有工序上的所有人都盡其所能，實現(xiàn)盈利能力的最大化。

比如，數(shù)字孿生技術(shù)在制造業(yè)的典型應(yīng)用——數(shù)字孿生車間，它是突破制造的物理世界和信息世界之間的交互與共融瓶頸的典型實例。數(shù)字孿生車間主要組成部分是物理車間、虛擬車間、車間服務(wù)系統(tǒng)、車間孿生數(shù)據(jù)四部分。其中：

物理車間是客觀存在的實體的集合，接收WSS下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)隨后嚴(yán)格按照虛擬車間仿真優(yōu)化后的預(yù)定義的生產(chǎn)指令，執(zhí)行生產(chǎn)活動并完成生產(chǎn)任務(wù)；

虛擬車間是，主要負(fù)責(zé)對生產(chǎn)計劃／活動進(jìn)行仿真、評估及優(yōu)化，并對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)測、預(yù)測與調(diào)控等，是物理車間的忠實的、完全數(shù)字化鏡像；

WSS即數(shù)據(jù)驅(qū)動的各類服務(wù)系統(tǒng)功能的集合/總稱，它主要負(fù)責(zé)在車間孿生數(shù)據(jù)驅(qū)動下對車間智能化管控提供系統(tǒng)支持和服務(wù)，比如對生產(chǎn)計劃/活動、生產(chǎn)要素、生產(chǎn)過程等的管控與優(yōu)化服務(wù)等；

物理車間、虛擬車間和WSS相關(guān)的數(shù)據(jù)以及三者數(shù)據(jù)融合后產(chǎn)生的衍生數(shù)據(jù)的集合，是物理車間、虛擬車間和WSS運行及交互的驅(qū)動。

3. 數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用場景暢想

數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用場景十分龐大，未來它也將會在多個方面改變我們的工作和生活。

應(yīng)用場景涉及各個方面：

• 智慧城市管理

數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用到智慧城市管理，讓城市更安全。

街道、社區(qū)、娛樂、商業(yè)，甚至是電力線、變電站、污水系統(tǒng)、供水排水系統(tǒng)等，都可以有數(shù)字孿生體，從而我們可以更輕松便捷地監(jiān)控管理城市的每個地方。

• 工業(yè)設(shè)備監(jiān)控

用孿生數(shù)字技術(shù)復(fù)制工廠中的各個設(shè)備信息、狀態(tài)等。

我們可以利用數(shù)字孿生設(shè)備了解設(shè)備內(nèi)部的運行機(jī)制。當(dāng)數(shù)字模型和實體設(shè)備一起使用，從而得到設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，提高故障預(yù)判和維修效率。

• 健康管理

通過醫(yī)療檢測、掃描儀器、可穿戴設(shè)備來復(fù)制個人的數(shù)字孿生體。我們可以得到個人的數(shù)字孿生體每一部位的運動變化數(shù)據(jù)，從而更加有效地管理個人健康，這比智能手環(huán)更智能。

• 大腦活動的監(jiān)控與管理

由于人的大腦非常復(fù)雜，其的活動更不容易追蹤研究。大腦的思考方式、運動感知功能都是科研人員研究的重難點。若將數(shù)字孿生技術(shù)用在大腦的研究上，將來可以幫助治療腦部疾病患者。

總體來看，數(shù)字孿生技術(shù)雖然還處在早期階段，但可以肯定的是，未來的數(shù)字時代，數(shù)字孿生將完全改變我們發(fā)現(xiàn)、認(rèn)知和改造世界的方式，可見未來世界大有可為。

同時，數(shù)字孿生是5G賦能產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)。數(shù)字孿生作為5G衍生應(yīng)用，加速了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)的成型，這與5G三大場景之一的萬物互聯(lián)需求強(qiáng)耦合。

數(shù)字孿生，5G推動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中的助燃劑，5G時代數(shù)字孿生不可或缺。

文章內(nèi)容來源于泰君安證券研究

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