對于使用軟件進行模擬仿真，在工業(yè)3.0時代已經(jīng)是很成熟的作法。作為仿真軟件領域的巨頭企業(yè)之一，ANSYS公司認為仿真技術的發(fā)展與工業(yè)體系發(fā)展的路線類似，也經(jīng)過了幾個時代：即模擬單物理場的仿真1.0、模擬多物理場的仿真2.0、可模擬全系統(tǒng)驅動整個產(chǎn)品研發(fā)的仿真3.0，以及可模擬整個產(chǎn)品全壽命周期情況的仿真4.0。而當前的仿真技術就處于仿真3.0時代，在未來的工業(yè)4.0體系下，仿真4.0則可能是支持工業(yè)發(fā)展的基礎。

提到工業(yè)4.0就要提到所謂的“賽博物理系統(tǒng)”（CPS），而這其中非常重要的內容就是的“數(shù)字雙胞胎”（Digital twin）。所謂的數(shù)字雙胞胎是模擬產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)直到最終成品的階段，甚至要模擬產(chǎn)品在整個生命周期內的運行情況，模擬產(chǎn)品在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，從而可以預測產(chǎn)品未來的潛在問題。這一手段可以將現(xiàn)實世界以數(shù)字化的方式表達出來，讓產(chǎn)品制造企業(yè)可以有效利用數(shù)字化工具提升競爭力。

“數(shù)字雙胞胎”不只是生成一個物體的數(shù)字模型，而是要把這個物體的整個運行環(huán)境和運行狀態(tài)都要模擬出來，例如這條船和船下面的水和船周邊的空氣。

例如設計一架飛機，飛機上除機械結構以外，還有包括動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)等在內的多個子系統(tǒng)，設計出來的飛機要經(jīng)過各種實驗，最終要在各種環(huán)境中運行。而“數(shù)字雙胞胎”的概念，則是在設計真實飛機之前或同時，在虛擬的環(huán)境中也生成這樣一架模擬的飛機，其中包括模擬了飛機的各種子系統(tǒng)，然后利用這架飛機的數(shù)字模型進行各系統(tǒng)的仿真實驗，最終在一個數(shù)字化的虛擬環(huán)境中運行，以驗證飛機及其各子系統(tǒng)在整個運營過程中是否有潛在的問題，可能會告訴你這個架飛機的哪個部分將要發(fā)生故障，以及如何維護等等。

這個數(shù)字雙胞胎背后的核心技術是仿真，而仿真技術在未來已經(jīng)不僅僅是驅動產(chǎn)品設計了，而是驅動了產(chǎn)品從設計、制造到運營、維護的整個流程。

雖然上述“數(shù)字雙胞胎”的概念并不是ANSYS提出的，但ANSYS建立了一套平臺，利用最新發(fā)布的ANSYS18系列軟件可以實現(xiàn)這個未來的設想。這個平臺有三大支柱：綜合仿真、可以擴展解決方案、可擴展生態(tài)系統(tǒng)。

利用ANSYS18構建的平臺，工程人員可以完成從概念設計到詳細設計的連貫仿真，每種物理場包括力學仿真、流體仿真、電磁場仿真等，都可以利用不同的軟件工具進行，最終結合在一起。據(jù)估計，在應用這種仿真平臺的條件下，產(chǎn)品研發(fā)的軟件總體應用成本減少50%，研發(fā)時間縮短37%，從而可以更高效的完成產(chǎn)品開發(fā)工作。

熱學模擬——發(fā)動機進氣道口的結冰狀態(tài)仿真

流體力學模擬——機翼表面空氣流動模擬

電磁場模擬——飛機機身雷擊模擬。