制造业中的数字双胞胎概念是由Michael Grieves在2002年首次提出的。然而，随着包括人工智能和物联网在内的工业4.0技术的发展，什么是数字双胞胎，以及它为制造商的产品生命周期提供的好处，在理论和应用上都有了很大的提高。对于电子制造商来说，将整个过程数字化并监控质量、设备利用率和生产力是极其重要的。数字双胞胎可以大幅提升电子制造商的能力，从而更好地监测其工艺性能，更快地培训和配置员工。
数字双胞胎是物理系统的虚拟副本，复制了与系统相关的所有信息，可以在数字系统中作为模拟、实验或执行的一部分进行更改。当基于数字形式的动作在物理系统中重复时，它会导致更好的结果。
让数字双胞胎比以往任何时候都更有趣的是，捕获来自物理过程的信息并将其情境化以用于可比较的数字系统的速度非常快。人工智能和机器学习使用数字系统中的实时数据，并把结果用于改进物理系统并采取行动，同时产生前所未有的价值和效率。
对于现代电子装配行业，数字双胞胎涵盖了整个生产过程。它超越了设计验证过程，成为一个多方面的影响因素。它改进了制造过程、产品质量和新产品的上市时间。它还通过控制室的设置虚拟地增强了推出和监控新设施和现有设施的便利性。通过实时捕获物联网传感器和设备数据，数字双胞胎可以实时查看、修改和控制现有流程，从而使公司能够充分利用他们的人工智能和自动化工作。然而，重要的是要注意数字双胞胎需要坚实的基础才能成功，获取收益。
数字双胞胎带来的收益
最近，麦肯锡探讨了数字双胞胎在 PLM 及其他领域可能带来的收益，以及公司如何在整个企业内实施数字双胞胎。据估计，数字双胞胎技术有能力将收入提高 10%，将 TTM 加速 50%，并将产品质量提高 25%。据估计，仅在欧洲，整个数字双胞胎行业每年就以 35-40% 的速度增长，到 2025 年将达到 70 亿欧元。
麦肯锡表示，数字双胞胎已经产生了超越产品设计的影响，各制造企业正在整个制造过程中使用该技术，已经超出了研发的范围，覆盖了运营的整个长度和广度。文章指出，数字双胞胎用例包括产品的工程、生产和服务，公司根据对其现状、技术程度以及推出数字双胞胎相关技术的能力来实施相同的用例。
麦肯锡提供了各种示例，说明数字双胞胎是如何为那些在整个(或部分)运营过程中实施这一概念的公司创造实际成果的。我们不会深入研究个案以及收益和结果，而是建立一个总体思路，了解数字双胞胎如何为电子制造商、SMT、包装、产品设计等提供优势。
数字双胞胎在实时接收所有过程数据的同时复制制造过程和设备，因而它对电子装配过程的影响是巨大的。数字双胞胎使用数字主线连接孤立的制造流程。数字主线不断地丰富了上下文可操作的信息，当数据应用于整个物理过程时，就能做到持续改进。
流程设计者在虚拟系统上模拟相关的数据和规范以及流程走向，这有助于更快地集思广益、评估和验证与设计相关的投入，从而为加快产品发布速度而进行虚拟原型设计，极少甚至无需返工，并赋予明显的竞争优势。数字双胞胎能够让管理者在单个控制室中查看所有工厂和生产线，从而调整制造活动并优化标准操作流程。想象一下，复杂的组装板和产品的单次迭代设计和原型制作 — 是的，通过数字双胞胎是有可能实现的。
在一个装配厂中，使用数字双胞胎可以监控数据交换，对其进行分析并预防与质量相关的事件，从而直接提高产量。可以根据数字双胞胎反映的当前状态修改工作说明，并可以直接转发给设备或使用移动设备的操作员。使用增强现实，用户可以执行指令并查看更改如何在车间中体现出来。
由于能够在现场实施 AR 并通过 VR 在数字双胞胎上实施，员工培训可以加快进行，而无需处理昂贵的工具和材料。基于模拟的培训可以确保现有和新员工的技能得到有效提高，并确保合规性。数字双胞胎在通过远程访问进行协作方面开辟了一系列可能性，这在新冠病毒大流行期间使得无论人才身在何处，都能够做到对可用专业知识的最佳利用。
数字双胞胎使用传感器数据进行基于特征的模拟，从而可以根据实际市场反馈加快产品设计和服务改进。这意味着电子产品制造商可以更快地推出更好的产品，并通过基于实际用例的改进获得更大的成功机会。
数字双胞胎可以带来很多收益，电子制造商必须了解并充分利用这些收益，要做到这点就必须在正确的平台上构建数字数字双胞胎–这在大多数装配厂中是 MES。
MES-电子行业数字双胞胎的基础平台
MESA将MES定义为：一个关系型计算机软件应用程序，1）提供实时的生产运营情况；2）使实时数据与其他信息系统（如生产计划和分布式控制系统）整合成为可能。现代制造执行系统的应用是一个平台，为整个特定的制造工厂建立了工业4.0的基础，不仅将企业应用与车间层面的自动化整合在一起，而且还采集设备和物联网传感器数据，为流程的利益相关者提供边缘计算和实时决策。
简单来说，MES作为数字主线，整合了生产过程和企业应用，从而实现更好的过程执行和管理。一个核心的MES是一个数字工具，负责成功地执行和完美地协调复制的给定的过程。一个合适的MES应该是模块化和可扩展的，可以修改用以代表相应的流程。它有一个适当的设备库和连接性，可以在数字双胞胎应用的自然延伸中运行高级场景。
下图说明了数字双胞胎从 2011 年至今的演变。这些改进超越了GUI的2-D到3-D过渡，并延伸到MES通过 IoT 和 AI 提供更多智能，并创建一个更准确的过程和产品的虚拟影像。
电子制造商采用正确的 MES 和数字双胞胎将会受益匪浅。使用基于 MES 的数字双胞胎，可以轻松获得可视化流程、执行模拟、监控质量和保持最佳流程性能。
MES 一直是数字双胞胎的基础平台，源于其涵盖了产品开发和后续执行的各个方面。在 MES 选型的时候，需要提出正确的问题，例如系统是否可以扩展以包含电子制造过程和流程的所有方面和所有特征？MES 是否提供数字双胞胎所需的数字线程和反馈回路，它是否真正支持物联网和人工智能？MES 是否能够跨各种系统进行集成并提供真正的实时连接？最后，该系统是否使 AR 和 VR 能够通过数字双胞胎形成模拟和改进的基础？
类似 Gartner 魔力象限这样的工具可以帮助您缩小 MES 搜索范围并选择您所在行业领域的领导者。请记住，要利用数字双胞胎的真正优势，请选择合适的 MES。
