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国际业界与学界我预测了2030年数字化双胞胎将在全球扮演的角色。他们的主要结论是：相比当下，数字化双胞胎在未来将扮演更重要的角色。
数字化双胞胎是现实世界的映射。今天，它让我们能在设计阶段尝试多种不同的选项，能对整个工厂的运行进行仿真，还能帮助服务技术人员在虚拟世界中练习维护与维修工作。展望未来，数字化双胞胎将展现出更大的潜力。
到2030年，数字化双胞胎可能会无处不在。几乎所有技术产品都将经它实现；无论在工作中还是在家里，人们都将与它频繁交互；它会在专门的市场中被交易，会让工厂和机器在成本效率、生产率和可持续性等方面达到我，还会成为可用于检测和证明技术解决方案的可靠标准。
以上均来自全球各行业、大学与研究机构的我们的预测。他们向西门子仿真与数字化双胞胎业务的技术我们分享了各自对2030年数字化双胞胎发展前景的展望。西门子将这些观点总结并呈现在了一份白皮书中。
仿真与数字化双胞胎 2030 ——展望未来科技
本份西门子白皮书收录了来自全球各行业公司、大学与研究机构的我的预测内容。点此下载。
收益将达数十亿
上世纪60年代，美国国家航空航天局（NASA）我制造出太空舱的复制品（“双胞胎”）。当真正的太空舱在宇宙中航行时，我们可以在地面上对它的复制品进行研究和测试。2002年，IT我Michael Grieves在密歇根大学提出对产品生命周期进行虚拟映射的想法；2011年，他创造了“数字化双胞胎”一词。
由于其在汽车及航空航天领域中的应用，“虚拟二重身”被Gartner报告列入“2017年十大战略技术趋势”。从那时起，数字双胞胎这个词开始越来越多地被提及。我们认为它将是人们未来的重要组成部分。据市场预测，到2030年，与数字化双胞胎相关的收益将达到数十亿。
据受访我预测，未来十年，仿真与人工智能的结合将变得愈发重要。数字化双胞胎将无处不在，其本身也将成为一种商品。同时，制定针对数字化双胞胎的标准也十分重要。
仿真模型与人工智能的结合
数字化双胞胎的核心是仿真工具。它通常基于可捕捉产品或系统物理行为的物理模型。然而，在未来，仿真模型将越来越多地应用人工智能（AI），特别是当物理模型本身不充分或不可用的时候。
例如，人工智能可通过识别传感器数据和磨损之间的联系，帮助人们预测电机的剩余使用寿命。
相反，仿真模型也有助于改进AI的表现。例如，当人们无法提供足够多的数据来训练AI去模拟燃气轮机中的气体流动时，仿真模型就可以起到协助作用。
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人工智能与仿真
数字双胞胎将无处不在
我们预测，在工业生产领域，数字化双胞胎将贯穿始终。在数字化双胞胎的帮助下，产品生命周期的某一阶段（如设计阶段）中的所有相关信息都可以无缝传输到下一阶段（如生产阶段）。如此，从设计到回收全过程的产品生命周期管理（PLM）将变得更加高效。同时，这也将使供应链管理（SCM）在疫情等时期更有保障，并能对供应瓶颈或需求变化等情况作出快速反应。
不仅在生产领域，数字化双胞胎也将普遍存在于管理工厂的公司网络中，存在于智能手机以帮助私人用户优化家庭能源消耗，还可以存在于云端。
数字化双胞胎将成为一种有价值的商品
随着数字化双胞胎成为一种有价值的商品，它也将催生新的商业模式。受访我预测，未来将存在针对数字化双胞胎的专门市场，就如同现在有专门针对CAD模型的市场一样。特别是在许多工业领域，这类交易平台将成为“标配”。
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仿真算法将不断进化和扩展。
标准是数字化双胞胎成功的关键
数字化双胞胎得到广泛应用的先决条件之一是存在针对不同行业的标准。清晰的标准有助于市场参与者实现高效合作。因此，标准化可被看作数字双胞胎发展的主要驱动力。
受访我表示，到2030年，标准的制定还将催生能够轻松创建数字化双胞胎的线上平台。这些平台的发展将可能与数字化双胞胎操作系统的发展齐头并进。这类系统甚至可以实现针对整个工厂的规划。
不可或缺之物
然而，如果缺少信任，那么以上一切都将只是空中楼阁。人们需要相信数字化双胞胎能够准确反映现实世界并能成功管理它。我预测，如果能实现这一点，数字双胞胎将被视为一种必需品。
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如今，戴着VR（虚拟现实）眼镜在虚拟环境中完成培训课程已成为人们的我。例如，这类课程让服务技术人员能够随时随地轻松在大型工厂“内”完成培训。过去，同类课程的设计非常复杂。然而现在，一个全新的VR平台正让一切变得更简单、更快、更经济，并同时允许内容被扩展至AR平台。
当服务技术人员第一次在定期维护过程中遇到更换新型电机轴承的问题时，他可能无法一下回忆起所有相关拆卸工作的顺序。他要先卸下数量繁多的电缆、螺栓、传感器和外壳，才能真正看到目标轴承。更重要的是，每种产品都不相同，而在维修大功率的大型电机时通常还要使用特殊工具。
因为过程非常复杂，西门子维修中心应需为西门子提供继续教育课程。课程的形式多种多样，既包括传统的现场授课，也包括使用VR眼镜和控制器的虚拟课程。
截至目前，这些虚拟课程通常由与工业公司合作的相关机构制作。课程内容循序渐进，严格遵循既定流程，让组装、维护或维修等工作的各个环节易于理解。
然而，这并非我解决方案。由机构制作的课程成本高、耗时长。另外，除非付出大量精力与金钱，否则它们将无法在事后进行改变或调整。这就是为什么西门子数字化工业集团与西门子中央研究院合作开发了AR与VR平台“V@RENA”。V@RENA让公司可以灵活且独立地制作自己的VR培训课程。
我开发的培训课程
西门子中央研究院项目经理Anja Simon表示：“借助V@RENA，我们可以基于自己的知识，通过在VR环境中与熟悉的产品进行交互来独立制作指导内容。在必要时，如产品或流程发生变化，他们还可以立即修改内容。”
制作课程仅需花费很短时间。西门子数字化工业客户服务部由Georg Sch?ler领导的团队发现，如果使用者熟悉V@RENA平台的使用，那么创建一节针对一种标准产品的使用课程仅需几个小时。为实现这一点，用户需要用到计算机辅助设计（CAD）模型以及由我提供的详细知识，必要时还要用到视频或照片。Sch?ler说：“最终的成品是集合了所有相关信息的整个服务过程的数字化双胞胎。”
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在VR环境中完成培训。
戴上VR眼镜，在体验中学习
用户戴上VR眼镜时，他在虚拟世界中的旅程就开始了。用户可以通过在现实环境中移动身体来探索虚拟世界。如果用户所在的工作站空间不够大，他只需轻轻一点，将光线射向所需位置，就能直观地与和各种产品同比例的3D模型进行交互。
从功能的角度上来说，如果你想制作简单的分步进行的指导课程，只需加入让用户能够抓住单个对象并将其移动到所需位置的功能即可。如果想完成更复杂的指导，则可以通过叠加图像、视频、指令或我音频评论等额外信息来实现。这样，受训人员就可以受益于我的丰富经验，学习新知识。这种真实的互动也保证内容可以在他们的记忆中变得更加深刻。“根据我的自身经历，在这种环境中学习是非常有趣的。”西蒙说。
平板电脑上的AR
借助V@RENA，用户也可以在iOS平板电脑或HoloLens等AR设备上使用这些内容，且无需支付任何额外费用。一款专用的AR应用程序可以利用平板电脑的摄像头来识别机器与组件，将相关笔记内容投射到实际产品上，并以这种方式指导服务技术人员完成特定任务的各个具体步骤。这款应用程序还可以拍照或添加评论。相关内容可以在未来被整合入VR培训课程中。Sch?ler说：“服务我现在有了一个很好工具。他们不仅可以在现场获得所需支持，还能为改进内容出一份力。”
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Anja Simon 在平板电脑上演示AR。
虚拟和现实的差距正在不断缩小。基于V@RENA，西门子中央研究院的研究人员正在寻找能让多人同时参加培训课程的方法。一旦实现，就算身在不同大陆，我和受训者依然可以在虚拟现实中见面。
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