数字孪生如何实现成功的工程和转型？

随着企业越来越多地转向先进技术来推动产品和可持续发展创新，数字孪生将成为工程团队的关键。

在疫情期间，数字工具在我们个人和职业生活中的变革性作用已得到广泛体现。现在，企业正在寻求数字技术来利用业务数据、解决复杂的运营挑战，并推动整个价值链的创新，85%的工业组织预计将投资于数字化转型。

工程是这些数字化计划的核心。正如Gartner所言，在电力、核能、油气和化工等行业，工程与信息和运营一样，都是战略规划的重要组成部分，这为我们打开了一扇新的窗口。这三者的交集为实体的物理和数字等效物提供了任何系统模拟、设计和操作的优化。

工程师必须理解大量工业数据，以管理整个组织的时间、费用和报告。这些数据可能包含在线路列表、管道和仪表图、电子表格、文档、图纸、3D模型以及激光扫描和文本文件中。其可以存储在纸上，也可以存储在分散位置的不同团队和部门的计算机和数字工具中。商业的动态特性意味着这些数据是不断更新的。

将这些堆积如山的细节整理成可用的信息既不快速也不容易。一些数据用户花费高达40%的时间来搜索原始信息，打开一个新窗口，再花20%的时间来清理材料，然后才能对其进行分析以获得见解。在此过程中，转型计划放缓，使利用数字技术的优势面临风险。

进入数字孪生

工程团队越来越多地使用数字孪生技术来跟上运营数据，实时解锁业务洞察力，做出更好的决策并支持变更管理策略。

简单来说，数字孪生是实时复制物理实体(如资产、流程或企业)的软件程序。

该软件提供了对工厂运营的洞察，在整个组织中创建了一个单一的真相来源。有关特定物理设施的所有相关实时信息-每个图表和电子表格-都包含在程序中。

为了准确地描述其现实世界对应物的行为，数字孪生必须与最新的可用信息集成，利用云和物联网技术。

当这些数据与基于人工智能和机器学习的分析相结合时，团队可以准确地将资产信息可视化，从而实现不同利益相关者之间的无缝协作。

包括制造业、医疗保健、汽车、运输、能源和零售在内的许多行业的业务领导者正在转向数字孪生，以利用其数据的潜力来推动真正的业务成果。

总体而言，据Gartner估计，到2026年，数字孪生市场预计将带来超过1830亿美元的收入。到那时，预计将有25家全球企业通过数字孪生计划实现10亿美元的收入或成本节约，而2021年只有一家。

数字孪生的工程效益

对于工程师而言，在虚拟世界中镜像工业设施可以让团队随时随地安全地访问实时信息。因此，其可以做出准确且明智的选择，从而推动整个企业的收益。

下面来看看数字孪生如何使负责数字化转型的工程团队受益。

更快、更坚定的决策：访问实时信息支持明智的、数据驱动的决策。其不仅节省了时间和金钱，而且还解放了员工，使其能够将精力集中在增值过程上。数字孪生采用报告《Opens a new window》发现，一个最佳设计的决策时间已降至一分钟以下。

利益相关者的支持：借助数字孪生，工程师甚至可以在项目的早期阶段创建实际最终开发的数字原型。这种前端加载支持早期利益相关者验证，并使工程师有信心转向执行。

减少停机时间：借助数字孪生，工程师可以从定期计划转向基于状况的预测性资产维护。通过提前标记潜在问题，工程师可以提前设计解决方案并自信地操作，确保资产可用并减少停机时间。

增强合作：作为各个级别的团队成员都可以访问的单一事实来源，数字孪生支撑着工程和运营团队之间的合作。当每个人共享相同的可靠、高保真数据时，相互冲突的解释就会被消除，联合决策就会更容易做出。同时，团队之间的交接变得更加容易。

更小的碳足迹：凭借超出人类能力的先进建模速度，数字孪生解决方案可以为工程团队提供无限范围的操作场景，以减少排放并优化风险。其次，随着在线协作的增加，前往工作地点的商务旅行需求减少。

成本和规划收益：最后，数字孪生已被证明可以提供高达30%的增长，在计划效率方面打开了一个新的窗口，同时减少15%的工时。单个解决方案中包含的所有信息可以创建更好的调度，减少任何额外的工作时间，并消除版本准确性的不确定性。

现实世界中的数字孪生

在瑞典可以看到部署数字孪生的切实业务成果，瑞典的奥斯卡山核电站希望对三个反应堆的电缆系统进行现代化改造。该企业决定对组件进行3D建模，并将其与反应堆安全壳的激光数据集成。这种创新方法确保了最高的准确性，并为用户提供了详细的指导，展示了如何执行必要的任务。为了完成设计，操作数据从2万份文件精简到25台笔记本电脑，而不是2万份文件。反应堆停运时间从150天降至80天以下。

与此同时，在泰国，SCG Chemicals的工程师使用单一平台对其运营进行集成、实时可视化。该企业的数字可靠性平台是一个涵盖工程、运营和维护的端到端解决方案。通过将三维虚拟工厂与沉浸式、基于触摸的可视化工具结合在一起，团队可以快速访问植物信息，同时加强跨学科协作。该平台将查找信息的时间缩短到10秒以内。在短短六个月内，该企业实现了9倍的投资回报率，并看到工厂可靠性上升到100%。

为成功而设计

数字孪生从未如此重要。其在工程、运营和维护领域有着广泛而多样的应用，有助于支持工业转型，同时促进资本项目和业主运营商的创新和敏捷性。

分析显示，该技术帮助业主-运营商减少了查找信息和做出决策所需的时间，将生产率提高了10%，将计划外停机时间减少了30%，并实现了可持续发展目标。

数字孪生减轻了资本项目的复杂性，特别是那些涉及能源组合的项目，例如设计和运营聚变发电厂。此类项目涉及的详细设计需要跟踪从设计到运营的资产生命周期。数字孪生将有助于资产的可追溯性，因为它其准确地表示和模拟反应堆的所有组件。参与化石能源项目的众多专家要求建立一个数字孪生，以支持协作，并作为所有业务资产的所有利益相关者之间的单一事实来源。数字孪生有助于安全可靠地建造和运营发电厂。