為充分了解運(yùn)行過程中的機(jī)器，需要將功能齊全的虛擬模型與來自機(jī)器的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)相連接；我們將這樣的虛擬模型稱為數(shù)字孿生體。對于創(chuàng)建數(shù)字孿生體的企業(yè)而言，仿真是一套具有巨大價(jià)值的工具，因?yàn)槠淇蓭椭髽I(yè)準(zhǔn)確地預(yù)測機(jī)器設(shè)備可能的性能水平以及在機(jī)器的整個使用壽命中各種變化將如何影響其性能。

“當(dāng)在數(shù)字孿生體系統(tǒng)中進(jìn)行整合時，工程仿真有助于企業(yè)分析并優(yōu)化現(xiàn)實(shí)工作條件下的產(chǎn)品性能。”

成千上萬臺高價(jià)值機(jī)器在世界各地全力運(yùn)行，用于發(fā)電、制造汽車、運(yùn)送人員和貨物、生產(chǎn)石油與天然氣、供應(yīng)清潔的水、處理個人消費(fèi)者與企業(yè)的訂單，以及從事眾多其它極其重要的職能。大部分這些機(jī)器設(shè)備都使用物理仿真進(jìn)行設(shè)計(jì)，能對結(jié)構(gòu)、流體流動、電磁、熱和其他物理屬性進(jìn)行優(yōu)化。

但是，隨著機(jī)器設(shè)備的老化和改良，鮮有機(jī)器設(shè)備能保持在當(dāng)初設(shè)計(jì)時所預(yù)計(jì)的條件下工作。直到最近，負(fù)責(zé)保持這些機(jī)器設(shè)備以最高效率運(yùn)行的人員都還沒有辦法了解運(yùn)行和環(huán)境變化給機(jī)器設(shè)備性能帶來的影響。

機(jī)器是否即將發(fā)生故障，并且停工可能導(dǎo)致每小時數(shù)萬美元的損失？若機(jī)器設(shè)備在欠優(yōu)化的條件下長期運(yùn)行，是否會縮短其壽命？是否有機(jī)會通過改變其工作條件或升級其功能來提升機(jī)器的性能？

對于噴氣式發(fā)動機(jī)等眾多高價(jià)值機(jī)器而言，多年來企業(yè)一直都在使用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。但是，并非總是能實(shí)時采集這些數(shù)據(jù)，而且很難從海量數(shù)據(jù)中提取可付諸行動的深度信息。物聯(lián)網(wǎng)(IoT)首次實(shí)現(xiàn)利用傳感器即可從這些設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，以了解并優(yōu)化它們的性能。

通過將它們的操作數(shù)據(jù)與其他關(guān)于機(jī)器運(yùn)行方式的信息（如維護(hù)記錄、PLM信息和仿真結(jié)果等）相結(jié)合，再加上分析及機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)來構(gòu)成一個生態(tài)系統(tǒng)，就能創(chuàng)建一個功能齊全的模型，即所謂的數(shù)字孿生體。

使用數(shù)字孿生體，就能診斷各種涉及多重子系統(tǒng)和因素間相互作用的復(fù)雜問題。仿真對于數(shù)字孿生體而言具有至關(guān)重要的意義，因?yàn)樗軌蚪獯稹叭绻覀兏倪@個會怎樣？”、“那個發(fā)生的原因是什么？”以及“我們?nèi)绾尾拍茏屧O(shè)計(jì)更完善？”等問題。

Ansys實(shí)現(xiàn)基于仿真的數(shù)字孿生體：從綜合的組件級設(shè)計(jì)與仿真一直到整個系統(tǒng)的仿真

Ansys Twin Builder 系統(tǒng)級建模工具支持構(gòu)建出數(shù)字孿生體，從而準(zhǔn)確地描述組件、子裝配體與子系統(tǒng)之間錯綜復(fù)雜的相互作用。工程師可根據(jù)需求對模型中子系統(tǒng)的保真度級別進(jìn)行定義，范圍從高級行為模型到基于物理場的詳細(xì)仿真模型，一應(yīng)俱全。系統(tǒng)級模型的子系統(tǒng)和組件通常由降階模型組成，即3D物理場模型的緊湊表示形式，它不僅能準(zhǔn)確地表達(dá)物理場，同時還能以更短的時間提供結(jié)果。

使用基于物理場的模型能夠細(xì)節(jié)入微地復(fù)制復(fù)雜機(jī)器的工作情況，這樣即便是在面臨前所未有的情況時也能全面了解它們的性能，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體的全部潛力。數(shù)字孿生體通常包含一個仿真模型，不僅可用于復(fù)制機(jī)器的工作情況，同時還能夠分析基礎(chǔ)物理場以預(yù)測機(jī)器的性能表現(xiàn)，從而診斷未曾預(yù)見的狀況。

其應(yīng)包含一個研發(fā)用于復(fù)制產(chǎn)品或流程的當(dāng)前狀況的仿真模型，例如在仿真模型中整合磨損或修改信息。可將連接至產(chǎn)品或流程的傳感器的數(shù)據(jù)用于為數(shù)字孿生體提供實(shí)時邊界條件。工程師能根據(jù)實(shí)際機(jī)器的運(yùn)行情況對數(shù)字孿生體的結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)。

仿真對于數(shù)字孿生體而言具有至關(guān)重要的意義，因?yàn)樗軌蚪獯稹叭绻覀兏倪@個會怎樣？”“那個發(fā)生的原因是什么？”以及“我們?nèi)绾尾拍茏屧O(shè)計(jì)更完善？”等問題。