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數字孿生

--數字孿生的功能、適用原則,與智能制造的關系

供稿:北京迪基透 2020/6/1 16:08:56

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  • 關鍵詞: 數字孿生技術 智能制造
  • 摘要:相關統計結果表明,學術界和工業界都將數字孿生作為踐行智能制造的關鍵使能技術之一。

 當前對數字孿生存在多種不同認識和理解,目前尚未形成統一共識的定義,但物理實體、虛擬模型、數據、連接、服務是數字孿生的核心要素。不同階段(如產品的不同階段)的數字孿生呈現出不同的特點,對數字孿生的認識與實踐離不開具體對象、具體應用與具體需求。從應用和解決實際需求的角度出發,實際應用過程中不一定要求所建立的"數字孿生"具備所有理想特征,能滿足用戶的具體需要即可。

數字孿生與智能制造的關系是什么

從各國的先進制造業國家發展戰略演變角度來看,無論是美國從"去工業化"到"再工業化",到"以軟帶硬"的"工業互聯網"戰略,再到美國國家先進制造戰略計劃;德國從機械化、電氣化、信息化,到"以硬帶軟"的"工業4.0"的制造業創新發展戰略;還是中國從"信息化帶動工業化,工業化促進信息化",到兩化融合和兩化深度融合,再到"中國制造2025"的"融合演進"的制造強國發展戰略,都期望通過信息物理融合來實現智能制造。綜上可知,智能制造是當前世界制造業的共同發展趨勢。而如何實現制造信息世界和物理世界的互聯互通與集成共融,是邁向智能制造的瓶頸之一。 數字孿生是實現信息物理融合的有效手段。一方面,數字孿生能夠支持制造的物理世界與信息世界之間的虛實映射與雙向交互,從而形成"數據感知-實時分析-智能決策-精準執行"實時智能閉環;另一方面,數字孿生能夠將運行狀態、環境變化、突發擾動等物理實況數據與仿真預測、統計分析、領域知識等信息空間數據進行全面交互與深度融合,從而增強制造的物理世界與信息世界的同步性與一致性。相關統計結果表明,學術界和工業界都將數字孿生作為踐行智能制造的關鍵使能技術之一。

數字孿生何用?

數字孿生以數字化的形式在虛擬空間中構建了與物理世界一致的高保真模型,通過與物理世界間不間斷的閉環信息交互反饋與數據融合,能夠模擬對象在物理世界中的行為,監控物理世界的變化,反映物理世界的運行狀況,評估物理世界的狀態,診斷發生的問題,預測未來趨勢,乃至優化和改變物理世界。數字孿生能夠突破許多物理條件的限制,通過數據和模型雙驅動的仿真、預測、監控、優化和控制,實現服務的持續創新、需求的即時響應和產業的升級優化?;谀P?、數據和服務等各方面的優勢,數字孿生正在成為提高質量、增加效率、降低成本、減少損失、保障安全、節能減排的關鍵技術,同時數字孿生應用場景正逐步延伸拓展到更多和更寬廣的領域。數字孿生具體功能、應用場景及作用如表所示。

數字孿生的功能

數字孿生適用準則是什么?

企業在應用數字孿生前,面臨的首要決策問題是本企業是否需要用數字孿生?是否適用數字孿生?是否值得使用數字孿生?事實上,數字孿生并非適用于所有對象和企業。為輔助企業根據自身情況做出正確決策,本節嘗試從產品類型、復雜程度、運行環境、性能、經濟與社會效益等不同維度總結數字孿生適用準則,如表所示

 本文來源:北京航空航天大學,自動化科學與電氣工程學院,數字孿生研究組

        

審核編輯(王靜)
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