原文来自Engineering.com在2020年的一场行业调研。

我们都听说过数字孪生，即物理世界中物体的逼真虚拟克隆。数字孪生有潜力为产品和流程的实际性能提供有价值的见解。根据您与谁交谈，数字孪生要么是产品开发的下一场革命，要么是永远无法真正实现的不可能实现的抱负。 我们想了解您的想法。我们对 250 多名工程师、设计师、产品经理和高管进行了调查，以了解当今是否以及如何使用数字孪生。在这份 Engineering.com 研究报告中，我们分享了该调查的结果。您将了解不同的组织如何开始使用数字孪生，以及数字孪生仍无法解决哪些问题。 对于中小型企业来说，数字孪生在开发过程中似乎是一个巨大的开销。本调查旨在了解在企业从本地软件迁移到云新功能的时代，中小型企业如何看待数字孪生。您还将了解：

• 不同的公司如何定义数字孪生。

• 工程师期望从数字孪生中获得的好处。

• 采用数字孪生的主要障碍。

• 和更多。

1. 工程师对数字孪生概念的理解如何？

三分之一 (30%) 的受访者认为数字孪生是一个完全定义的模型，能够模拟产品的完整行为。 17% 的受访者持有的下一个最常见的观点是，数字孪生是一种类似于真实产品的模型，它从真实产品上的传感器接收数据。 12% 的受访者只是将数字孪生定义为 3D 模型，而另外 10% 的受访者根本不知道数字孪生是什么。少数人 (1%) 认为数字孪生是不可能实现的理想或营销炒作。

2.不同行业的定义如何比较？

我们观察到某些行业的一些主要观点。例如，建筑行业 50% 的受访者将数字孪生定义为完全定义的模型，能够模拟产品的完整行为。 大多数不知道数字孪生是什么的人主要分布在石油和天然气 (19%)、汽车 (14%)、制造业 (14%) 和建筑业 (13%)。那些认为数字孪生是不可能的理想或营销炒作的人从事医疗设备/设备 (9%)、教育 (6%)、制造 (6%) 以及工程设计或模拟服务 (4%)。

3. 企业希望从数字孪生中获得哪些好处？

大多数受访者希望使用数字孪生来改进他们的产品和流程。数字孪生的预期好处主要是更好的工程设计 (32%)，而不是节省成本 (8%) 或获得竞争优势 (8%)。 调查受访者希望数字孪生能够帮助他们更好地了解其产品在现实世界中的表现（25%）。 25% 的受访者认为，避免潜在问题也是一种好处。

4.阻碍数字孪生实施的主要障碍是什么？

我们要求调查者分享他们没有更多地使用数字孪生的主要原因。 17% 的受访者将缺乏管理支持列为首要问题。 尽管管理层的支持是最大的障碍，但重要的是要了解其他障碍如何整合在一起。值得注意的是，近一半的受访者 (42%) 感到困惑，因为他们要么不知道从哪里开始 (14%)，要么缺乏实施数字孪生的人员 (11%)，要么不知道如何选择合适的工具 (8 %) 或不了解数字孪生的概念或其好处 (9%)。

5.管理层支持是跨行业使用数字孪生的最大障碍吗？

管理层对某些行业的支持程度是或多或少？行业比较表明，管理层尚未批准 40% 的建筑业受访者、31% 的制造业受访者和 21% 的汽车行业受访者使用数字孪生。 相比之下，只有 4% 的航空航天行业和 6% 的教育行业人士将管理视为障碍。

6. 公司如何将数字孪生纳入其开发流程

6.1 主要产品功能有哪些？

调查受访者分享了他们通常添加到产品中的功能。超过一半 (51%) 的受访者都采用了动态部件。近三分之一的受访者拥有需要某种人工操作员 (34%)、流体冷却系统 (32%) 和/或配电系统 (31%) 的产品。

6.2 物理原型在什么时候创建？

无论项目处于哪个阶段，原型设计趋势似乎都是相似的。近三分之一 (29%) 的受访者从未在概念阶段创建过原型，而 22% 的受访者从未在设计阶段创建过原型。 对于大约三分之一的受访者来说，物理原型制作的时间不到一半。

6.3 谁通常使用产品模型？

大多数受访者 (85%) 指出，他们的设计和工程团队最积极地参与其产品的 3D 模型。不到一半 (41%) 的人表示制造业是主要用户。有些与客户（25%）以及供应商和销售商（23%）分享他们的模型。 只有 4% 的受访者表示，他们的模型主要由其他数字孪生访问。

7.公司如何进行产品设计和测试

7.1 是否仍使用正式要求来指导设计？

对于大多数参与者（85%）来说，需求仍然是设计和开发的关键因素。 领先的方法是使用文档 (56%)，但有些方法将需求嵌入模型中 (18%) 或依赖于特定于需求的软件 (11%)。 一小部分受访者 (15%) 没有正式指定要求。

7.2 哪些行业在具体要求方面处于领先地位？

谁花时间定义需求，谁完全跳过正式流程？ 67% 的汽车和教育行业、64% 的医疗设备/器械、58% 的航空航天受访者以及 56% 的工程设计或模拟服务受访者使用文档。紧随其后的是制造业（49%）、教育（47%）以及石油和天然气（47%）。 23% 的制造业、20% 的建筑业、20% 的石油和天然气业、18% 的教育业、16% 的工程设计或模拟服务业、9% 的医疗设备/器械行业和 4% 的航空航天从业人员没有正式明确要求。。

7.3 文档是否足以将产品功能映射到初始要求？

尽管普遍使用文档和其他方法来定义产品需求，但将原始需求链接到最终功能的能力仍然是一个问题。与 85% 的人为其产品提出正式要求相比，只有 64% 的人能够将其功能追溯到他们最初提出的要求。

7.4 哪些行业难以根据要求追踪产品功能？

超过一半 (56%) 的建筑业调查接受者无法正式绘制原始需求与产品功能之间的联系。近一半 (46%) 的制造业、45% 的工程设计或模拟服务以及 45% 的医疗设备处于同一位置。

7.5 你们的测试过程如何？

我们为调查者提供了一系列用于虚拟测试其产品设计行为的方法。对于每种方法，我们要求他们分享他们当前是否使用该方法、将来想要使用它还是根本不使用该方法。运动动力学和运动学 (43%) 似乎是用于测试设计行为的最流行方法，其次是热、流体流动过程行为 (39%) 以及与产品环境的交互 (34%)。 至于愿望清单，与人类的交互（42%）、机电一体化（37%）、与产品环境的交互（37%）以及运动动力学和运动学（36%）位居榜首。从各个类别来看，受访者已经使用或希望使用的最流行的方法是运动动力学和运动学（79%）。最不使用的方法（也不在愿望清单上）是电气行为——目前只有 59% 的人使用或想要使用它。

7.6 几何尺寸和公差数据通常位于哪里？

几何尺寸和公差 (GD&T) 对于数字孪生的开发至关重要。包含的细节越多，最终产品就越真实。超过三分之一的受访者将 GD&T 数据直接添加到语法 (23%) 或语义模型 (15%) 中，从而将 GD&T 数据合并到他们的 3D 模型中，尽管 GD&T 也用于 2D 语法 (39%)。

8. 数字孪生触手可及吗？

8.1 数字孪生最常见的用途是什么？

大多数受访者已经使用或希望使用数字孪生来发现工程错误 (82%)、优化产品 (81%)、实现逼真的可视化 (78%) 和动画 (77%)。 不到一半 (47%) 使用或希望使用数字孪生作为获得投资者支持的手段。

8.2 公司准备好实施了吗？

我们发现，大多数受访者 (65%) 还没有准备好推出数字孪生，这意味着他们没有制定计划或仍处于考虑阶段。 20% 的受访者正在正式制定实施数字孪生的计划，6% 的受访者已制定分步计划。目前只有 14% 的受访者正在使用数字孪生。

9. 人口统计资料

9.1代表行业

尽管受访者从事不同行业，但最大的行业是工程设计或模拟服务 (21%)、制造 (12%) 和航空航天 (10%)。其中有一些代表来自教育（7%）、石油和天然气（6%）、汽车（6%）、建筑（6%）和医疗设备/设备（4%）。 28% 的受访者分布在各个其他行业。其他行业的受访者人数均少于 10 人： • 消费品/电子产品 (3%)。 • 每个覆盖2% 的受访者：工业机床、计算机系统/外围设备、重型设备、化学品/塑料/橡胶、政府和采矿业。 • 每个覆盖1% 的受访者：食品和饮料、通讯。

9.2 所代表的工作角色

本次调查中的大多数群体是团队领导和高级工程师 (39%)。管理层及以上人员也有很好的代表性（38%）。近四分之一 (23%) 的受访者在其组织内担任个人贡献者。

该调查包括在其组织内担任工程师 (37%) 和专家 (43%) 的不同受访者样本。该调查还纳入了学生 (8%) 和教师/教员 (10%) 的反馈和印象。

结束语

我们进行这项调查的目的是为了了解当今的公司如何看待数字孪生。他们熟悉这个概念吗？他们看到好处了吗？他们是否有适当的流程和文档来支持数字孪生开发？我们发现大多数受访者 (65%) 尚未制定实施数字孪生的计划。目前只有 14% 的受访者正在使用数字孪生。仍然有很多机会向用户介绍数字孪生及其好处。 在本研究的下一阶段，engineering.com 将提供有关中小企业如何制定数字孪生计划的专家分析，特别是如何利用云的优势。调查的其他主要结论包括：


• 10% 的受访者不知道数字孪生是什么。只有 30% 的人将数字孪生理解为现实世界产品或流程的完整虚拟模型。

• 大多数受访者希望使用数字孪生来改进他们的产品和流程。主要预期收益是实现更高效的工程设计（32%）、更好地了解现场产品（25%）以及避免潜在问题（25%）。


• 近一半的受访者（42%）由于缺乏知识、经验丰富的人员和工具而不愿使用数字孪生。

• 建筑行业在数字孪生方面处于独特地位，该行业中有 50% 的受访者（比其他任何行业都多）将数字孪生理解为现实世界产品或流程的完整虚拟模型。

• 尽管如此，建筑业也报告称，管理层对实施数字孪生最缺乏支持（40%）。该行业可能最有可能从数字孪生中受益，因为 56% 的受访者表示没有将特定要求与产品功能联系起来的正式流程。


Engineering.com 衷心感谢本研究的参与者。通过分享他们的知识并让其他人了解他们的比较，他们丰富了整个工程社区。

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数字孪生被市场分析巨头Gartner确定为10年十大战略技术趋势。因此，数字孪生进入2018年Gartner新兴技术炒作周期也就不足为奇了。

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