建立在“数字孪生”上的可持续设计

在“双碳”政策的引导下，绿色节能成为中国企业数字化转型中一项重要的考量要素，企业在生产、管理上都更加注重可持续性。“数字孪生”为可持续性目标的实现提供了更多可能。西门子虽是一家外企，但在与中国共进的过程中也积极履行和本土企业一样的责任，通过数字孪生实现可持续设计。

数字孪生对于现代工业而言，已经是必不可少的技术之一。从设计开始，数字孪生即可融入产品的各个阶段，拥有协助规划、任务澄清、初始设计、细节设计和虚拟验证等功能。过去，当我们定义一个“好设计”的时候，往往会考虑装饰、工艺、线条和可制造性等方面；今天，在可持续发展的大环境需求下，我们还要在此基础上加上“可持续”的标签，并配以更低的成本以及更高的实用性。

这就要求在一款产品的设计之初就开始考虑可持续性的问题，并在产品全生命周期中不断落实和演化这种思考。首先，我们要拥有可操作的信息，包括用于制造的资源、产品在现实世界中的使用方式，以及对产品寿命结束的预测等。而数字化正是获取这一切信息的最佳途径，它从一个集成的数字工具集开始，连接到整个价值链，从开发的早期阶段就利用数字孪生对产品进行准确和可验证推演。可以说，整个过程是在数字孪生的基础上创建的一种集体智能。

来源:西门子

数字孪生方法

数字孪生技术现如今正在工业领域被广泛应用，它可以帮助企业充分挖掘资源潜力。从设计初期对产品以虚拟形式显示，可以在物理世界和数字世界之间提供无缝的数据流，构建全价值链上的整体视图，为持续的仿真、预测、分析和优化提供路径。可持续地设计数字孪生能够帮助企业管理人员做出正确决策，对资源、废物和二氧化碳排放进行优化，并使之相互关联。

西门子的客户之一——CoxMarine就通过部署可扩展的IT系统和端到端数字化设计流程，实现了对产品性能和维护的实时监控。基于数字化技术，CoxMarine设计出一种船用柴油舷外发动机，其燃油效率比普通发动机高出25%，而使用寿命则延长了两倍。基于完全数字化的开发堆栈，CoxMarine团队可以节省数十万美元成本，并大幅缩短开发时间。

依托更广泛的生态系统

关于可持续设计，我们可以思考一种“环状”的设计方法，考虑可回收性、组件分离、重复使用性，以及提高耐用性、回收内容物的使用，从早期概念阶段就支持更换零件或维修。这些决定对产品的可持续性有着巨大影响，为了尽早将这些信息掌握在设计师手中，现代企业需要建立一套工业生态系统。这种互联的工业生态有助于设计师通过供应商、分销商、能源生产商和回收商的数据源，了解产业链上下的碳强度和资源利用指标。这些信息可以用来为数字孪生提供信息，并促进企业之间的相互合作以及共同创造。

一旦数字孪生采用来自整个产品生命周期和工业生态系统的数据，就可以为更好的可持续发展成果建模。而且，对产品生命周期的全方位视图，有助于企业定义整体的可持续性指标，平衡有效的碳足迹、性能和盈利能力，同时在全球范围内实时优化这些指标。

准确性和验证

物理世界和数字世界的融合为用户提供了全面的数字孪生，其特性准确、有效且可验证，有助于洞悉产品在制造、交付、使用和生命终期的具体情况。建立和维护数字孪生需要在产品的整个生命周期中持续收集数据。

跟踪企业的能源和资源效率使用户能够优化产品和流程，以充分利用现有的制造资源。

来源:西门子

此外，其还有助于收集碳足迹数据，以发现与项目第一次迭代或之前产品的理想化估计相比，供应链的哪些领域影响最大。这些类型的数据有助于企业完善数字孪生，并提供可持续的最佳产品，帮助企业在可持续设计革命中奠定领导者地位。

可持续的设计实践是商业竞争日益增长的结果，数字孪生是获得竞争力的宝贵资产。今天的产品有近80%对环境的影响都是在最初的设计阶段就决定的，无论是所使用的材料、工艺，还是随后的物流。

数字孪生在设计初期就提供持续的改进和可持续性，可以贯穿整个价值链。利用来自互联工业生态系统的数据构建数字孪生，能够确保设计师尽早优化产品在其生命周期内的排放、能源和材料消耗，并随着数字孪生的不断完善，帮助企业在市场竞争中披荆斩棘。

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