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数字孪生的强大功能来自于将真实世界的资产与真实世界的数据联系起来，因此您可以更好地可视化它们。数字孪生使跨职能团队能够以交互式和沉浸式方式协作设计、构建、测试、部署和操作复杂系统。
如何创建数字孪生？
数字孪生是通过导入概念模型（通过 BIM、CAD 或 GIS）或扫描现实世界中的物理实体来创建的，以结合企业和物联网 （IoT） 数据对其进行可视化和分析。
数字孪生是资产在物理世界中可能经历的运动、力和交互的虚拟表示。这使用户可以实时参与三维动态内容并响应他们的操作。在这个虚拟环境中，他们可以有效地模拟现实世界的条件、假设场景和任何可以想象的情况，并在任何平台上即时可视化结果，包括移动设备、计算机以及增强、混合和虚拟现实 （AR/MR/VR） 设备。
每个数字孪生部署都是独一无二的。部署通常分阶段进行，每个阶段的复杂性和业务影响都会增加。数字孪生的范围可以从 3D 模型的产品配置器到像城市一样广阔的网络或系统的精确表示，其每个组件都动态链接到工程、施工、运营数据和虚拟设计。
随着跨学科和地点的团队设计、工程、构建、销售以及最终运营和维护复杂的构建，数字孪生在生命周期的每个阶段为其决策提供信息。
数字孪生技术的历史
使用数字孪生作为研究物理对象的手段的概念最早是由美国宇航局在 1960 年代引入的。 美国宇航局在地面复制了其航天器，以匹配太空中的系统进行探索任务。这项技术在阿波罗13号任务中得到了显著的展示。通过连接的双胞胎，任务控制中心能够快速调整和修改模拟，以匹配受损航天器的条件，并排除将宇航员安全带回家的策略。
在 1970 年代初期，大型计算机被用作数字孪生式系统来监控发电厂等大型设施。在 1980 年代，像 AutoCAD 这样的 2D CAD 系统出现了，用于生成技术图纸，使使用计算机设计任何东西成为可能，并迅速被数百万设计师和工程师采用。
到 2000 年代，具有参数化建模和仿真功能的 3D CAD 能够以更智能的方式设计更复杂的装配体，例如互连对象的数据库。快进到 2010 年代中期，当时所有领先的 3D CAD 供应商都推出了云连接解决方案，主要用于协作和项目管理，并逐渐用于创成式设计，尽管 CAD 工具仍然基于桌面。
我们的今天标志着实时 3D 驱动的数字孪生时代的起源，超越了仪表板和 3D 模型，在任何设备或平台上解锁来自多个来源的数据，以实现更好的协作、可视化和决策。
数字孪生的优势
通过数字孪生部署，客户可以立即实现对数据的访问。随着数字孪生的成熟，其他好处包括降低维护成本、更明智的流程变更决策和巨大的潜在节省，以及提高维护和运营效率。从一开始就拥有更好的设计可以在项目的生命周期内带来回报，因为在设施的生产、使用和维护过程中产生的 80-90% 的成本是在设计阶段确定的。
在设计行业中使用数字孪生改善了多用户协作和通信。施工前客户体验到数据的无缝聚合和贸易协调。
数字孪生体可以实现的安全培训、质量保证和质量控制大大减少了建筑行业的事故和错误。当数字孪生计划用于维护和运营时，好处包括优化运营、减少停机时间以及降低维护和人员成本。
与数据实时交互的能力正在改变人们做出设计、运营和维护决策的方式。在实时 3D 中可视化和模拟复杂操作的能力提升了人们与资产的交互方式，改变了地球上每个物理空间和资产的创建、建造和运营方式。
数字孪生挑战
收集大量数据是一回事，但以智能方式使用它是另一回事。最佳决策是使用数据做出的，但您的数据的好坏取决于您将数据变为现实以模拟和预测业务场景的能力。
每个经历数字化转型的企业都有在找到处理和利用原始数据的方法之前淹没在原始数据中的风险。如今，捕获原始数据比处理数据、过滤无用部分、组合数据并将其转换为在应用程序上下文中对用户有意义的信息相比，挑战性要小。
主要挑战是释放信息的力量。企业和物联网数据已被埋藏在数据库、电子表格和模型（CAD、BIM、GIS）中。实时 3D 数字孪生可以将这些数据变为现实。
数字孪生的未来
产品、设备、工厂、建筑物和城市越来越不仅仅是物理世界中的东西——它们拥有精确的虚拟对应物。甚至人们也有数字孪生。我们将通过实时 3D 在元宇宙中体验互联网的下一次迭代——以及系统、设备和人的连通性。
3D孪生编辑器的孪生应用
创建智能、可持续和安全的城市智慧城市
数字孪生智慧城市基于大规模数据采集、云计算、物联网等技术，将城市中各种感知设备、传感器和系统连接起来，构建一个真实且动态的城市虚拟模型。这个虚拟模型不仅包括城市的地理信息、建筑结构，还包括人口流动、交通状况、环境质量、能源消耗等多个方面的数据。
智慧校园
智慧校园是利用信息技术和互联网思维，以学校为基础，将物理环境、教育资源、管理服务等进行数字化、网络化和智能化的一种校园模式。
智慧工厂
在数字孪生智慧工厂中，工厂的各个生产设备、生产线和工艺流程都会被数字化建模，并与实际系统进行实时联动。通过传感器和物联网设备采集实时数据，这些数据会与虚拟模型进行对应，形成一个实时的数字孪生工厂模型。这个模型不仅有助于实时监测工厂的运行状态，还可以进行数据分析、模拟仿真和预测优化。
数字孪生智慧充电站
数字孪生智慧充电站是一种利用数字孪生技术进行管理和优化的智能充电设施。它通过将实际充电站的物理设备与其数字化虚拟模型相结合，实现对充电站运营状态的实时监测、优化和预测。
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