如果你覺得看見了兩個數位影像，那可能是真的。如今，Digital Twins正在推動眾多產業的進步。從製藥和半導體產業，到打造未來零售體驗，再到深入了解鐵達尼號沉沒事件，Digital Twins的應用領域十分廣泛。

 

國防工業是眾多受益於Digital Twins技術的產業之一。推動這一趨勢的因素之一是該領域對數位化工程日益增長的需求。 Synopsys旗下Ansys公司的技術長Steve Bleymaier表示，這「是由系統複雜性和加速採購進度的迫切需求所驅動的」。 「在國防領域，近期的地緣政治衝突改變了戰爭的性質。我們現在面臨著新的挑戰，例如應對無人機集群，以及美國國防部要求所有2023年12月之後的新項目都必須採用數位化和任務工程等強制性要求。”

 

同時，人工智慧（AI）、自主性、互通性和「設計適應性」對於國防工業也變得日益重要。顯然，快速創新和開發新產品至關重要，而Digital Twins正是實現這一目標的理想途徑。

 

國防工業中使用Digital Twins的圖形化表示

 

那麼，什麼是Digital Twins呢？簡單來說，Digital Twins是現實世界產品或流程的虛擬模型或表示，它以指定的頻率和精度進行同步。雖然數位孿生最初用於營運、維護和保障，但如今，Digital Twins的優勢可以更早應用於流程的各個環節。例如，Digital Twins可用於設計和測試階段，以加快開發進程。部署完成後，還可以對Digital Twins進行即時管理，用於分析、預測性維護計劃、效能最佳化等等。

 

“Digital Twins只是眾多技術的一部分，”Synopsys旗下Ansys公司區域銷售經理Vitor Lopes表示，“它們的價值可以貫穿整個生命週期，尤其是在數位化工程領域。這不僅僅關乎現場應用，更在於從一開始就加速創新。”

 

這種貫穿整個開發週期的效率提升，與正以前所未有的速度發展的國防工業完美契合。

 

在國防工業中使用Digital Twins和數位工程有哪些好處和挑戰？

在國防工業中，Digital Twins技術提供了一些切實的優勢，可以提高任務準備度、預測性維護和整體系統性能。

 

這些優勢包括：

● 在設計生命週期的早期階段驗證和確認需求

● 以數位化方式支援測試活動

● 揭示有關性能、運行範圍和最佳維護週期的關鍵信息，從而提高系統可靠性和資產可用性，同時減少服務需求

● 增加收入，例如透過創造高價值服務產品收入來源

● 透過實現預測性維護降低成本，並允許製造商透過主動優化產品來節省保固和保險費用

 

洛佩斯表示：「最初，這些優勢僅限於運行階段，但現在我們看到這些優勢也被引入到設計和測試階段，從而實現了更加精簡和一體化的生命週期。」 因此，Digital Twins技術正在幫助國防工業從業者更有效率地對現有系統進行現代化改造，並設計出新的先進系統。

 

F-35隱形戰鬥機的Digital twins

 

模擬軟體如何協助建構以任務為中心、開放的生態系統，並利用數位孿生與數位工程實現卓越發展

如果實施Digital Twins等工具涉及如此複雜的過程，國防企業該如何應對？

 

一種解決方案是使用 Ansys 模擬軟體，例如基於模擬的數位孿生平台 Ansys Twin Builder 和由人工智慧驅動的數位孿生軟體 Ansys TwinAI。國防產業的工程師可以利用這些解決方案，將他們的設計需求與高保真模擬和數位孿生模型關聯起來。這樣一來，工程師就能有效率、準確地管理設計和流程；與產品生命週期管理 (PLM)、應用生命週期管理 (ALM) 和企業資料系統整合；並實現多學科設計最佳化和基於模型的系統工程 (MBSE)。

 

Digital Twins 技術可以提高任務準備度，並實現預測性維護，有助於確保任務成功。

 

以現代化改造計畫為例。這類項目通常依賴存在已知限制的資料來源，例如過時的模型或僅涵蓋特定位置或變數的資料。 「透過混合建模方法將兩者結合起來，我們可以彌補這些不足，並建立更完整的圖景，」Lopes說。 “這種融合有助於更好地理解系統，並為營運和現代化改造決策提供支援。它是當今混合數位孿生策略的基石。”

 

Ansys 數位孿生解決方案具有諸多優勢，包括：

● 與傳統企業手動方法相比，建立精確產品模型所需時間縮短 2 倍；

● 使用 Ansys 軟體驗證和最佳化產品模型後，產品效能提升 25%；

● 將數位孿生模型連接到實際產品後，產品生命週期內的維護成本降低 20%。

 

數位孿生技術在國防領域的未來發展方向是什麼？

數位孿生技術擁有許多潛在優勢，其前景光明也就不足為奇了。例如，顧問公司麥肯錫預測，到2027年，全球孿生技術市場規模將達到735億美元。

 

在國防領域，政府合約在某些方面強制要求使用數位孿生技術，這在一定程度上推動了該市場的成長。 「這無疑是個好消息，因為在設計和測試階段建立數位孿生模型要容易得多，從而確保系統部署後能夠進行無縫的基於狀態的維護，」Bleymaier說。 “這種方法可以實現主動部件更換，減少停機時間，簡化供應鏈，並降低成本。但最重要的是，它提高了戰備水平和可靠性。”

 

雖然對於傳統系統而言，這個過程的實施更具挑戰性，但透過融合歷史數據、人工智慧、即時物理數據和感測器輸入的混合孿生技術，仍然可以實現這一目標。 「這種組合可以將預測準確率從約 80%（僅使用分析）提高到 98%。」Bleymaier 表示。

 

Lopes 指出，混合孿生技術可用於作戰，使國防系統能夠持續適應、自我調整，並在任務執行數年後仍能保持性能的可靠性。這一發展趨勢的另一個面向是數位孿生技術的應用範圍不斷擴大，從僅限於作戰階段擴展到貫穿整個產品生命週期。此外，Lopes 還表示，“對於新系統，您將會看到更強的互通性，從而可以將來自不同供應商和層級的數位產品連接起來並進行驗證。”

 

隨著時間的推移，現有系統不斷發展變化，數位孿生將變得越來越重要。 「數位孿生透過一條連接的數位線與權威資料來源——您的原始設計參考任務——相連，因此未來的升級可以更快、更經濟、更穩定地進行，」Bleymaier說。

 

 

作者:  Caty Fairclough | Corporate Communications Manager, Ansys, part of Synopsys