数字双胞胎：一个全新的概念

在工业 4.0 的兴奋之中，总是充满着新的概念和趋势，由供应商和专家们提供的新型数字双胞胎系统的应用变得越来越普遍。

但需要知道的是它是一个全新的概念，而不仅是个应用。我们必须明白，工业 4.0 的道路是一条复杂的道路，也是一条成熟的道路。

本质上，数字双胞胎是一个不会随时间变化的概念，旨在用虚拟反映现实，它本身超越了单纯的技术架构。作为一个卓越的创新，它不断被持续发展的技术重新想象和塑造。事实上，数字双胞胎的这种概念性质使其能够适应并集成每一项新技术进步，在今天和未来都具有重要意义。

数字双胞胎的起源和演变

数字双胞胎是 Michael Grieves 博士在 2000 年代初创新的概念，最初是产品生命周期管理的基本理念。起先，制造业中的数字双胞胎作为基本的虚拟模型，提供产品或流程的静态表示。这些早期的迭代是至关重要的铺路石，为后来成为工业创新的关键工具奠定了基础。

 Michael Grieves 博士

数字双胞胎有不同类型，我的重点是制造的数字双胞胎，而不是产品数字双胞胎，这是一个更接近原始 PLM 视角的概念。制造数字双胞胎的所有目的是创建制造流程的虚拟实时副本，代表物理资产和流程的属性和操作行为。

MES：第一个数字双胞胎

虽然不想详细叙述 MES 系统的所有功能和特性，但重要的是在这种背景下 MES 就是数字双胞胎概念中的里程碑。事实上，MES 本身就是数字双胞胎第一次出现的形式，它越复杂且集成的数据源越多，就越接近其双胞胎这个概念的全部潜力。

制造执行系统 (MES) 的集成标志着数字双胞胎的重大演变，因为它们为制造车间带来了影像，将原始数据转化为可利用的见解和模式。这是第一层深度，将数字双胞胎转变为动态且富有洞察力的工具。

物联网数据平台：拓展视野

物联网数据平台的加入才是真正令人兴奋的地方。物联网平台从大量传感器和设备中引入实时操作数据。这种集成使数字双胞胎不仅可以反映生产过程，还可以监控机器性能、环境条件和其他关键制造的变量。

这两者使得数字双胞胎从单纯的影像模型转变为分析工具，能够提供预测性见解并实现主动决策。

迈向理想的制造数字双胞胎

数据平台不会取代 MES 系统，而是为其增加价值。

尽管物联网数据平台的引入开辟了新的可能性领域，但它们也面临着一个重大挑战：缺乏数据情境化。仅使用传感器数据即可进行的分析显然远远不能发挥其全部潜力，因为它缺乏有关机器、产品、配方或程序、过程参数等的信息。

但需要理解的关键是，虽然这些平台提供了大量的实时运营数据，但它们需要 MES 可以提供的情境化。因此，物联网数据与 MES 见解的结合丰富了数据，从而可以更细致、更全面地了解制造流程。

随着 MES 和物联网数据平台的融合，我们向更现实、更具附加值的制造数字双胞胎又迈出了一步。这种组合有可能转化为预测性的决策工具，从而能够充分利用 MES 的丰富的上下文和物联网平台的广泛数据功能。

可视化是数字双胞胎的另一个重要层面，在过去几年中取得了相当令人印象深刻的改进。3D 可视化工具在增强数字双胞胎的功能和有效性方面发挥着关键作用，因为它们通过提供物理资产和流程的真实、详细的表示来使数字双胞胎变得栩栩如生。这将有助于更好地理解复杂的系统，使工程师、设计师和决策者更容易与复杂的细节进行交互和理解。

ASMPT 电子 SMT 生产线的数字双胞胎

未来：持续集成和扩展

然而，通往终极制造数字双胞胎的旅程仍在继续。一方面，创建数字双胞胎应该允许运行模拟来评估具有改进性能的新操作点。另一方面，全系统数字化只能通过全产品数字双胞胎来实现，超越制造过程，创建全系统双胞胎。

因此，更多层面的集成 — 高级模拟、产品生命周期数据、供应链动态 — 将进一步增强我们预测、适应和优化制造流程的能力。

数字双胞胎是一个全新概念，为了在制造业中实现它，我们需要锁定 MES、数据平台和其他系统的演变和协同组合。大多数时候，这些系统仍然被视为具有不同理念和目的的单独系统，因此我们仍处于利用这些解决方案可实现潜力的早期阶段。我们需要的不仅仅是供应商或产品，还需要运用智能来应对这一挑战。