如果你认为你看到的是双倍，你可能是对的。如今，数字孪生正在帮助推动许多行业的发展。从制药和半导体到解锁未来的零售体验，再到更多地了解泰坦尼克号的沉没，数字双胞胎有很多应用。

国防工业是众多受益于数字双胞胎的行业之一。一个催化剂是该行业对数字工程的需求增加。Synopsys旗下Ansys的首席技术官Steve Bleymaier表示，这是“由系统复杂性和加快收购时间表的迫切需要驱动的”。“在国防方面，最近的地缘政治冲突改变了战争的性质。我们现在面临着新的挑战，比如对抗无人机群，以及美国国防部（DoD）要求2023年12月后所有新项目都采用数字和任务工程等任务。”

同时，人工智能（AI）、自主性、互操作性和“设计适应性”对国防工业来说也变得越来越重要。显然，快速创新和生产新产品至关重要，数字孪生是实现这一目标的完美方式。

什么是数字双胞胎？简单地说，数字孪生是一个虚拟模型或现实世界产品或过程的表示，它以指定的频率和保真度同步。虽然数字孪生最初用于运营、维护和维持，但今天数字孪生的好处可以在这个过程中更早地应用。例如，数字孪生可以在设计和测试阶段使用，以加快开发过程。然后，在部署后，可以实时管理数字双胞胎进行分析、预测性维护调度、性能优化等。

Synopsys旗下Ansys的区域销售经理Vitor Lopes说：“数字双胞胎是一个谱系的一部分。”。“它们的价值可以在整个生命周期中得到释放，特别是在数字工程的背景下。这不仅仅是该领域发生的事情，而是从第一天开始加速创新。”

这种效率效益贯穿整个开发周期，非常适合国防工业，国防工业的发展速度比以往任何时候都快。

在国防工业中使用数字孪生和数字工程的好处和挑战是什么？

在国防工业中使用时，数字孪生提供了一些具体的优势，可以提高任务准备、预测性维护和整体系统性能。

这些措施包括：在设计生命周期的早期验证和确认需求、以数字方式支持测试活动、揭示有关性能、操作范围和最佳维护间隔的关键见解，从而提高系统可靠性和资产可用性，同时减少服务需求、增加收入，例如通过创造高价值的服务收入流。

通过实现预测性维护来降低成本，并允许制造商通过主动优化其产品来节省保修和保险成本

Lopes说：“最初，这些优势仅限于运营阶段，但现在我们看到这些优势被引入到设计和测试中，使生命周期更加精简和集成。”。因此，数字孪生技术使国防工业能够更有效地对现有系统进行现代化改造，并设计新的先进系统。 

F-35隐形战斗机的数字孪生模型

至于这一领域的挑战，Bleymaier说，这些挑战“确实是多方面的”。将新的基于模型的、协作的、敏捷的、可追溯的和互联的技术引入现有的传统和孤立的工程团队可能很困难。Bleymaier说：“但这不是目的地，而是一段旅程。”。“目标是实现一种永久的敏捷状态，使团队能够快速适应客户需求或不断变化的威胁。”

因此，Bleymaier建议，旨在在其流程中实施数字工程工具的组织需要解决以下四个关键领域的挑战：人民和文化、技术、过程、基础设施

Bleymaier说：“数字工程需要的不仅仅是采用工具，还需要一个全面的变革管理策略。”。这涉及改变整个公司和整个生命周期（从构思到部署）中国防组织的思维、工作和发展方式。

仿真软件如何帮助构建以任务为中心的开放式生态系统，利用数字孪生和数字工程将其转化为Excel

如果实施数字孪生等工具涉及如此广泛的过程，国防公司如何最好地实现这一点？

一种解决方案是使用Ansys仿真软件，如基于Ansys Twin Builder仿真的数字孪生平台和基于Ansys TwinAI的数字孪生软件。国防工业的工程师可以使用这些解决方案将他们的设计要求与高保真模拟和数字孪生联系起来。因此，工程师可以高效准确地管理设计和工艺工作流程；与产品生命周期管理（PLM）、应用生命周期管理和企业数据系统集成；并实现多学科设计优化和基于模型的系统工程（MBSE）。

Bleymaier说：“通过我们的开放式架构，我们与传统基础设施（无论是商业、政府还是内部解决方案）集成，帮助客户构建一个互联、协作的数字工程环境。”。

数字孪生可以提高任务准备能力，并实现预测性维护，以帮助确保成功

以现代化计划为例。这类程序通常依赖于具有已知局限性的数据源，例如过时的模型或仅涵盖特定位置或变量的数据。Lopes说：“通过将两者结合在混合建模方法中，我们可以填补空白，创建更完整的图像。”。“这种融合能够更好地理解系统，并支持有关运营和现代化的决策。它是当今混合数字孪生战略的基础支柱。”

无论具体使用情况如何，Ansys数字孪生解决方案都有很大的好处，包括：

与典型公司的手动方法相比，创建准确产品模型所需的时间减少了两倍

使用Ansys软件验证和优化产品模型时，产品性能提高了25%

一旦数字孪生连接到工作产品，产品生命周期内的维护成本将降低20%

底线？Bleymaier说：“Ansys帮助航空航天和国防（A&D）组织更快地进行创新，降低成本，缩短进度，提高战备状态。”。

数字孪生在国防领域的未来是什么？

数字双胞胎有着所有潜在的好处，因此它有着光明的未来也就不足为奇了。例如，咨询公司麦肯锡预测，到2027年，全球双胞胎技术市场将增长到735亿美元。

在国防方面，这一增长的一部分得益于政府合同现在要求在某些领域使用数字孪生。Bleymaier说：“这是一个好消息，因为在设计和测试过程中构建数字双胞胎要容易得多，确保系统部署后进行无缝的基于状态的维护。”。“这种方法允许主动更换零件，减少停机时间，简化供应链，降低成本。但最重要的是，它提高了准备和可靠性。”

虽然这一过程对于传统系统来说更具挑战性，但仍然可以通过融合历史数据、人工智能、实时物理和传感器输入的混合双胞胎来实现。Bleymaier说：“这种组合将预测准确率从约80%（仅通过分析）提高到98%。”。

Lopes说，混合双胞胎可用于作战，使防御系统能够持续适应、自我调整和保持保真度，即使在任务执行多年后也是如此。这一增长的另一个方面是数字双胞胎从单纯的运营到整个产品生命周期的持续扩张。此外，Lopes分享道：“对于新系统，您将看到更大的互操作性，允许来自不同供应商和层次的数字工件连接在一起并进行验证。”

随着时间的推移和现有系统的发展和变化，数字孪生将变得越来越重要。Bleymaier说：“数字双胞胎通过一个连接的数字线程连接起来，一直追溯到权威的真相来源——你最初的设计参考任务——这样未来的升级就可以更快地进行，成本更低，中断更少。”。