21世纪经济报道杨清清 北京报道
科学设计是从制造大国走向制造强国的关键，那么如何进行有效的科学设计？
数字孪生技术的应用则是答案之一。
9月23日，由南方财经全媒体集团旗下《21世纪经济报道》主办的“2022年度21世纪科技峰会”正式召开。在2022年度21世纪科技峰会“战略趋势篇”的主题演讲上，中国工程院院士谭建荣指出，当前工程科学研究中存在三大手段，包括理论建模、实验验证以及模拟仿真。
在谭建荣看来，将虚拟现实与实际技术结合是一场划时代的革命，通过数字样机替代实验样机进行产品功能验证、性能分析，能够降低产品开发成本、缩短产品开发周期，亦是帮助企业自主研发、自主设计、自主创新的主要手段。
其中，数字样机技术最早可追溯到1965年虚拟现实概念的提出，美国国防部则在1987年提出科学计算可视化，此后在1994年，波音公司率先在大飞机上实现了数字样机的产品设计，2000年IBM则提出产品全生命周期数字化管理，福特公司亦应用数字样机技术提升产品核心竞争力，将数字化设计、数字孪生技术应用至汽车设计、装备制造的各环节中。
数字孪生概念则诞生于2003年，涉及实体模型、虚拟产品及两者之间的连接。
“数字孪生包括产品信息建模、装配建模、模拟仿真等知识产品性能和功能的测试与验证，并通过产品的历史数据、制造数据、使用维护数据等进行优化迭代，改善产品设计。”谭建荣介绍称，“数字孪生强调虚实融合、语序控制，通过展示、统计、分析和处理多渠道信息、多通道交互，来实现对实体产品及周围环境的实时监控和控制。”
目前，应用数字孪生技术进行产品设计已拥有较为成功的先例。谭建荣举例称，在达索公司幻影系列战斗机的设计过程中，达索公司开发出基于数字孪生的3DExperience平台，包括社交协作、三维建模、虚拟仿真、智能信息处理及实时体验等功能。
据介绍，3DExperience平台通过利用用户交互反馈的信息，持续改进信息世界中的产品设计模型，并反馈到物理实体的产品改进中。该平台在幻影系列战斗机的设计制造中进行应用，降低了25%的浪费并将质量改进首次提升15%以上。
此外，谭建荣提及，西门子基于数字孪生理念构建了整合制造流程的生产系统模型，形成了基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的企业镜像，并在安贝电子制造工厂中实现了应用，亦最大程度实现了生产过程自动化、个性化、弹性化、自我优化和提高生产资源效率、降低生产成本的全新生产方式，从而大大提升了生产效率、节约生产资源、降低生产成本。
（作者：杨清清 编辑：林曦）