數字孿生,顧名思義,就是數字形式的雙胞胎。在“數字孿生”中,雙胞胎中的一個是存在于現實世界的實體,小到零件,大到工廠;而雙胞胎中的另一個則只存在虛擬和數字世界之中,是利用數字技術營造的與現。
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圖片來自“東方IC”
數字孿生不僅僅是復制。
孿生,即雙胞胎;數字孿生,顧名思義,就是數字形式的雙胞胎。
在“數字孿生”中,雙胞胎中的一個是存在于現實世界的實體,小到零件,大到工廠,簡單如螺絲,復雜如人體的結構。
而雙胞胎中的另一個則只存在虛擬和數字世界之中,是利用數字技術營造的與現實世界對稱的鏡像。
如果以家用電腦為例,Word文檔和打印出來的文稿就是“數字孿生”。若以導航軟件為例,城市中的實體道路和軟件中的虛擬道路也是“數字孿生”。
此外,這個數字孿生體,不僅是對現實實體的虛擬再現,還可以模擬對象在現實環境中的行為。因此可以說,數字孿生是將物理對象以數字化方式在虛擬空間呈現,模擬其在現實環境中的行為特征。
數字孿生有什么用?
首先,它可以通過設計工具、仿真工具、物聯網、虛擬現實等各種數字化的手段,將物理設備的各種屬性映射到虛擬空間中,形成可拆解、可復制、可轉移、可修改、可刪除、可重復操作的數字鏡像。
這極大的加速了操作人員對物理實體的了解,激發模擬仿真、批量復制、虛擬裝配等設計活動。
過去,在沒有數字化模型幫助之下,制造一件產品要經歷很多次迭代設計。
現在,采用了數字化模型的設計技術,就可以在虛擬的三維數字空間輕松地修改部件和產品的每一處尺寸和裝配關系,這使得幾何結構的驗證工作和裝配可行性的驗證工作大為簡單,大幅度減少了迭代過程中物理樣機的制造次數、時間,以及成本。
此外,數字孿生還可以通過采集有限的物理傳感器指標的直接數據,借助大樣本庫,通過機器學習推測出一些原本無法直接測量的指標。由此實現對當前狀態的評估、對過去發生問題的診斷,以及對未來趨勢的預測,并給予分析的結果,模擬各種可能性,提供更全面的決策支持。
例如,針對大型設備運行過程中出現的各種故障特征,可以將傳感器的歷史數據通過機器學習訓練出針對不同故障現象的數字化特征模型,并結合專家處理的記錄,將其形成未來對設備故障狀態進行精準判決的依據,最終形成自治化的智能診斷和判決。
數字孿生是工業互聯網關鍵技術和重要場景
當下,互聯網、大數據、人工智能等新一代