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数字孪生什么意思-数字孪生概念

发布时间:2022-05-05

编辑人:灵图互动

阅读量:242

1.数字孪生什么意思?

数字孪生(Digital Twin),又称数字双胞胎、数字化映射、数字镜像,是一个物理实体的数字化表达(建模)。


数字孪生什么意思

2.数字孪生概念

数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体,借助历史数据、实时数据以及算法模型等,模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程的技术手段。

数字孪生到底是什么意思呢,学术界都有不同的定义:

(1)美国国防采办大学认为:

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度的仿真过程,在虚拟空间中完成对物理实体的映射,从而反映物理实体的全生命周期过程。

(2)ANSYS公司认为:

数字孪生是在数字世界建立一个与真实世界系统的运行性能完全一致,且可实现实时仿真的仿真模型。利用安装在真实系统上的传感器数据作为该仿真模型的边界条件,实现真实世界的系统与数字世界的系统同步运行。

(3)中国航空工业发展研究中心认为:

从本质上来看,数字孪生是一个对物理实体或流程的数字化镜像。创建数字孪生的过程,集成了人工智能、机器学习和传感器数据,以建立一个可以实时更新的、现场感极强的“真实”模型,用来支撑物理产品生命周期各项活动的决策。

3.数字孪生在实现全生命周期管理过程的发展阶段:

3.1 数化——物理世界的数字化表达(建模)

——不深入涉及物理机理和运行数据

——模型维度:三维、二维

——常见工具:CAD、BIM、CIM、3D工具


数字孪生建模

3.2 互动——数字间及其物理之间实时互传信息和数据

——数字化模型通过传感器获得物理对象的状态数据:尺寸、速度、温度等

——数字化模型同致动器向物理对象发送致动指令:停止、加速、角度调整等

——常用工具:工业物联网系统IIOT

——类比神经,专门传递信息

       ——向上传递信息为感觉神经

       ——向下传递信息为运动神经

数字孪生交互联动

3.3 先知——基于完整信息和明确机理计算未来

——广义仿真:物理规律确定,源于科学理论或其他成熟经验规律

——将数化过程建立的模型和物流机理结合,根据完整当前边界条件和物理状态,来计算数字模型的下一步状态

——工具:常用仿真软件

数字孪生的价值

3.4 先觉——基于不完整信息和不明确机理推测未来

——多数物理现象规律不明,无法获得完备的边界条件和物理状态,但仍需要做预测

——工具:大多数人工智能

——依照相关性、近似模型,依据当前边界条件和物理状态进行下步状态的预测,并对近似模型逐步优化

——进化:随着机器学习的持续,逐步改善,越来越逼近物理机理


数字孪生关键技术

3.5 共智——多个数字孪生体之间共享智慧共同进化

——多样性

       ——不同对象的数字孪生体

       ——每个对象不同目的的数字孪生体

       ——处在不同周期不同阶段的数字孪生体

——联系

       ——动态变化的孪生数据的关联

——社会性

       ——数字孪生体之间的联系

——典型工具

       ——数字线程:全生命周期的各数字孪生体形成共智   

       ——云计算:不同物理对象的各数字孪生体形成共智


数字孪生项目

4.数字孪生在智慧工厂产线的应用

数字孪生技术有时候也用来指代将一个工厂的厂房及产线,在没有建造之前,就完成数字化模型。

从而在虚拟的赛博空间中对工厂进行仿真和模拟,并将真实参数传给实际的工厂建设。而工房和产线建成之后,在日常的运维中二者继续进行信息交互联动,利用虚实交互过程中产生的大量数据实现生产过程优化决策。

5.灵图互动在数字孪生中能什么?

灵图互动通过对物理世界的多维度、多领域、多视图的数字仿真模拟,把物理世界的信息综合在数字世界中,构造一个虚实结合的三维可视化数字孪生系统,对制造业的产线升级、效率提升起到至关重要的作用。

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