什么是數字孿生
數字孿生,英文名叫digital twin數字雙胞胎,也被稱為數字映射、數字鏡像。
它的定義非常復雜,是這么說的:
數字孿生,是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據,集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。
看暈了吧?其實,數字孿生模擬,簡單來說,數字孿生---,數字孿生就是在一個設備或系統的基礎上,創造一個數字版的“體”。
數字孿生起源于工業制造領域。工業制造也是數字孿生的主要戰場。
在產品研發的過程中,數字孿生可以虛擬構建產品數字化模型,對其進行測試和驗證。生產制造時,可以模擬設備的運轉,還有參數調整帶來的變化。
數字孿生能夠有效提升產品的---性和可用性,同時降低產品研發和制造風險。
維護階段,數字孿生也能發揮重要作用。
采用數字孿生技術,通過對運行數據進行連續采集和智能分析,可以預測維護工作的時間點,也可以提供維護周期的參考依據。數字孿生體也可以提供故障點和故障概率的參考。
數字孿生給工業制造帶來了顯而易見的效率提升和成本下降,使得幾乎所有的工業---趨之若鶩。
數字孿生迅速成為熱潮,源于數字化設計、虛擬和工業互聯網工業物聯網等關鍵使能技術的蓬勃發展與交叉融合。
數字化設計技術從早期的二維設計發展到三維建模,從三維線框造型進化到三維實體造型、特征造型,產生了諸如直接建模、同步建模、混合建模等技術,以及面向建筑與施工行業的bim技術建筑信息模型。三維建模技術不光用于產品設計階段,數字孿生,并且可以實現三維工藝設計。產品的三維模型中不僅包括幾何信息、裝配關系,還包括pmi產品制造信息,包括尺寸、公差、形位公差、粗糙度和材料規格等信息等制造信息,已經可以實現mbd基于模型的產品定義。
為了支持產品三維模型的快速瀏覽,可以從包含三維工藝特征的完整三維特征模型中,抽取出僅包括幾何信息的輕量化三維模型;谌S造型和三維顯示技術,虛擬現實技術vr取得了蓬勃發展,廣泛用于汽車、飛機、工廠等復雜對象的虛擬體驗,包括沉浸式虛擬現實系統cave,用于產品展示和市場推廣的三維渲染技術,以及基于視景的模擬駕駛技術等。近年來又發展起來增強現實技術(ar),其特點是可以將實物模型和數字化模型融合在一個可視化環境之中,從而實現傳感器數據的可視化,還可以進行產品操作、裝拆及維修過程的三維可視化,實現產品操作培訓、維修維護等應用。
數字孿生的應用對象,主要分為終用戶和oem兩個類別。
對應于終用戶的數字孿生,構建數字孿生的設計方和應用數字孿生使用方,是同一家企業。
比如宇航局、飛機制造商、冶金企業,就是終用戶的典型代表。數字孿生中的物理實體,對應的是飛機、火箭、高爐等大型設備,一套數字孿生方案的造價達到、甚億。
這類企業的研發門檻---,終用戶運用數字孿生實現的主要目標是降低研發成本,并且通過建立虛擬模型提升設備的性能與壽命。
如今,很多航空航天設備只有在虛擬環境中經過驗證、測試之后,才會進入實際生產。當新的設備建成后,通過安裝的各類傳感器,將實時數據回傳,數字孿生又起到了提升設備效率,降低運維成本的作用。
對應于oem的數字孿生,構建數字孿生的設計方和應用數字孿生的使用方,來自不同企業。
比如來自食品飲料、紡織等行業的機械制造商,就是oem的典型代表。數字孿生中的物理實體,是吹瓶機、注塑機、縫紉機等機器設備。
數字孿生可以通過“共享”模式,在同類設備的使用群體內,被多個企業共享,結構數字孿生,---的降低投入資金。
設備出廠之后,根據不同的去向,每臺設備都會對應一個的數字孿生,這些數字孿生脫胎于同一“母體”,卻又“性格”迥異。它們記錄了每臺設備不同的運行環境和各類參數,協助設備的維護和運行。
這類應用更有---空間。由于同類設備的數字孿生在很---例上,具有可復用性,當達到規模效應時,數字孿生的成本可能---降低,達到百元以內。其所對應的---率,可能實現按照“天”為單位計算。使用者按需付費,投資的回收周期很短,馬上能夠看益。
已經有企業在實踐這個做法。