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1.航天工程中的數字孿生應用

【資料圖】

NASA的阿波羅13號任務在1970年的發射后被迫中止，未能成功登陸月球。在面臨這一突發狀況時，地面團隊的首要目標是確保宇航員的安全返回。然而，在距離地球33萬公里的太空中，他們面臨著一個重要問題：如何保證阿波羅13號執行準確的操作指令。

NASA在地球上擁有一模擬太空艙的設施，工程師們可以利用它來測試和策劃救援方案。這些設施的現代版本被稱為數字孿生技術，它們允許工程師在虛擬環境中測試各種情景，不論是在物理構建之前、期間還是之后。

“數字孿生技術的最終目標是在虛擬環境中創建、測試和構建設備，”約翰·維克斯，NASA的創始成員之一以及領先制造專家，這樣解釋道。NASA采用這些技術的原因之一在于，相較于處理失敗的任務所需付出的代價，這些技術的成本要低得多。

2. 制造業的數字孿生應用

接下來，讓我們繼續探討數字孿生技術是如何應用于從汽車到城市的各種設計、建設和運營過程中的。新興的自動駕駛和電動汽車產業是數字孿生技術應用的一個典型例子。例如，特斯拉為每一輛生產的汽車都創建了一個數字孿生，這使得汽車與工廠之間可以不斷交換數據。特斯拉可以利用這些數據來持續調整和測試汽車性能，并向汽車推送新的軟件更新。

DXC技術公司的機器人驅動平臺為自動駕駛汽車的研發團隊提供了數字孿生技術。這讓他們能夠對全球范圍內的傳感器數據進行高級分析，從而縮短了研發周期，減少了推出完全自動駕駛汽車所需的時間和成本。

數字孿生技術可以創建出駕駛員及其行為、汽車及其行為，以及道路上其他汽車和道路本身的虛擬復制品。通過深入分析，數字孿生技術可以捕獲大量數據，有助于解釋復雜的行為模式。

3. 城市的數字孿生應用

技術在成功應用BIM標準、學科和流程方面起到了關鍵作用。數字孿生技術將建筑物模型與深度分析工具和新興的工程技術相結合，創造出動態的復制品。這些復制品可以模擬一個物理結構的整個生命周期，從單個建筑物到整個城市，涵蓋了設計、建設、運營和維護的各個階段。

智能城市的數字孿生技術基于三個核心能力：統一的環境、精確的數字表示和豐富的洞察力。

首先，不同參與方的合作是不可或缺的，因為涉及到城市基礎設施的設計、建設和維護需要多個利益相關者的合作。數字孿生技術必須能夠向所有參與資產生命周期的利益相關者開放。確保數據來源的真實性對于孿生技術的完整性至關重要，這需要適當的安全性、命名約定、數據標準和訪問權限。

其次，在任何數字系統中，數據的準確性都是至關重要的。隨著資產的建設、維護或更新，每一個細節都必須得到更新，否則數字孿生無法準確地反映實際情況。通過在基礎設施中嵌入傳感器，數字孿生技術始終保持數據的更新。

最后，精確的數字孿生技術允許用戶模擬物理資產在各種情境下的表現，包括經濟、效率和環境影響。增強現實、三維可視化和實際建模等身臨其境的體驗為用戶提供了深入了解的機會。