工業(yè)數(shù)字孿生是多類數(shù)字化技術(shù)集成融合和創(chuàng)新應(yīng)用，基于建模工具在數(shù)字空間構(gòu)建起精準(zhǔn)物理對(duì)象模型，再利用實(shí)時(shí)IoT數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)與模型集成融合構(gòu)建起綜合決策能力，推動(dòng)全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)優(yōu)化。發(fā)展工業(yè)數(shù)字孿生，當(dāng)下就是最好的時(shí)機(jī)。
萬(wàn)物皆可數(shù)字孿生
數(shù)字孿生技術(shù)早期主要被應(yīng)用在軍工及航空航天領(lǐng)域。2010年，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)在太空技術(shù)路線圖中首次引入數(shù)字孿生的概念，開展了飛行器健康管控應(yīng)用。百度百科對(duì)數(shù)字孿生(DigitalTwin)的定義是：充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生著眼點(diǎn)是物理設(shè)備的數(shù)字化，本質(zhì)是基于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、模型、數(shù)據(jù)、映射、仿真多學(xué)科技術(shù)的集成應(yīng)用，核心是要解決設(shè)備的全生命周期管理。將這個(gè)概念進(jìn)一步泛化，可以將物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)一一對(duì)應(yīng)的虛擬世界，物理世界和虛擬世界同生共存、虛實(shí)交融，萬(wàn)物皆可數(shù)字孿生。
應(yīng)用場(chǎng)景極為廣泛
“數(shù)字孿生”就是“數(shù)字的雙胞胎”物理實(shí)體、虛擬模型、數(shù)據(jù)、連接和服務(wù)是數(shù)字孿生的核心要素。數(shù)字孿生作為實(shí)現(xiàn)虛實(shí)之間雙向映射、動(dòng)態(tài)交互、實(shí)時(shí)連接的關(guān)鍵途徑，為觀察、認(rèn)識(shí)、理解、控制和改造物理世界提供了一種新的有效手段。數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景極為廣泛，包括航空航天、能源、智慧城市、工業(yè)制造等。中國(guó)科學(xué)院院士朱中梁認(rèn)為，各行各業(yè)都可以應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行生態(tài)的控制、管理、監(jiān)測(cè)。其中，工業(yè)制造領(lǐng)域的數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用得較多。“我們經(jīng)常思考怎樣把物理世界反饋到數(shù)字世界，實(shí)現(xiàn)有回路反饋的全生命周期跟蹤，如果沒有數(shù)字孿生對(duì)物理生產(chǎn)體系的準(zhǔn)確模型化的描述，所謂的智能制造就很難實(shí)現(xiàn)”。
工業(yè)數(shù)字孿生：時(shí)機(jī)成熟
什么是工業(yè)數(shù)字孿生？工業(yè)數(shù)字孿生是多類數(shù)字化技術(shù)集成融合和創(chuàng)新應(yīng)用，基于建模工具在數(shù)字空間構(gòu)建起精準(zhǔn)物理對(duì)象模型，再利用實(shí)時(shí)IoT數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)與模型集成融合構(gòu)建起綜合決策能力，推動(dòng)全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)優(yōu)化。發(fā)展工業(yè)數(shù)字孿生，當(dāng)下就是最好的時(shí)機(jī)。“現(xiàn)在的IT環(huán)境更加成熟，硬件的算力支持實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，軟件適配性也更強(qiáng)”。“數(shù)字孿生已經(jīng)滲透到智能制造的各個(gè)階段，在不同場(chǎng)景都得到了有效的應(yīng)用，例如裝配應(yīng)用、員工培訓(xùn)、產(chǎn)品測(cè)評(píng)、智能工廠建設(shè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流管理等，能大幅度提高生產(chǎn)、制造、裝配、設(shè)計(jì)、規(guī)劃和物料方面的管理效率，降低試錯(cuò)成本”。
騰訊為瑞泰馬鋼打造“透明工廠”，從生產(chǎn)資料進(jìn)入、訂單匹配、排產(chǎn)到生產(chǎn)管理，利用數(shù)字孿生技術(shù)幫助其生產(chǎn)效率提高12%，故障率降低25%，品質(zhì)提升10%。在低碳生產(chǎn)方面，瑞泰馬鋼的單位產(chǎn)值能耗大幅降低，萬(wàn)元產(chǎn)值消耗標(biāo)準(zhǔn)煤從90千克減少到了35千克，有效實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
賦能產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)
數(shù)字孿生能夠幫助制造企業(yè)解決哪些問題？數(shù)字孿生主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)場(chǎng)景虛擬化和遠(yuǎn)程售后服務(wù)等方面，成熟的場(chǎng)景應(yīng)用能幫助客戶用較小的成本預(yù)知最終結(jié)果，避免較大損失。
工業(yè)數(shù)字孿生注重將“模型+數(shù)據(jù)”作為基礎(chǔ)，以因推果，反饋并優(yōu)化業(yè)務(wù)和流程。“工業(yè)知識(shí)和數(shù)據(jù)是企業(yè)在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)過程中積累的衍生資產(chǎn)，只是在積累的方式和利用的場(chǎng)景、價(jià)值等方面不同。數(shù)字孿生是‘模型+數(shù)據(jù)’基建，通過構(gòu)建本體模型，形成行業(yè)知識(shí)圖譜，將數(shù)據(jù)與圖譜進(jìn)行映射，并不斷補(bǔ)充和創(chuàng)建知識(shí)，構(gòu)建具有自我迭代能力的數(shù)字孿生體，并通過與業(yè)務(wù)場(chǎng)景的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)和流程的反哺，完成閉環(huán)優(yōu)化”。
哪些企業(yè)更適合應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)？數(shù)字孿生可以與制造企業(yè)的哪些環(huán)節(jié)融合？“行業(yè)頭部企業(yè)以及自動(dòng)化程度較高的細(xì)分行業(yè)更適合使用數(shù)字孿生技術(shù)。這些企業(yè)已基本具備設(shè)備數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)追溯能力，能夠?yàn)閿?shù)字孿生本體模型提供更完備的數(shù)據(jù)支撐”。“對(duì)于裝備制造企業(yè)，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段使用數(shù)字孿生，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化，降低試錯(cuò)成本，縮短開發(fā)周期；對(duì)于流程型和自動(dòng)化程度較高的離散型制造企業(yè)，構(gòu)建生產(chǎn)數(shù)字孿生體，通過產(chǎn)線和設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真和優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)效率提高、質(zhì)量提升和制造成本降低”。
數(shù)字孿生三大發(fā)展趨勢(shì)
面向未來，中國(guó)工程院院士譚建榮認(rèn)為，數(shù)字孿生有三大發(fā)展趨勢(shì)。
第一是擬實(shí)化趨勢(shì)，涉及多物理建模。產(chǎn)品數(shù)字孿生體在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的成功程度，取決于產(chǎn)品數(shù)字孿生體的擬實(shí)化程度，研究如何將基于不同物理屬性的模型關(guān)聯(lián)在一起，是建立產(chǎn)品數(shù)字孿生體，繼而充分發(fā)揮產(chǎn)品數(shù)字孿生體模擬、診斷、預(yù)測(cè)和控制作用的關(guān)鍵。
第二是全生命周期化，即從產(chǎn)品設(shè)計(jì)和服務(wù)階段向產(chǎn)品制造階段延伸?，F(xiàn)階段有關(guān)產(chǎn)品數(shù)字孿生體的研究主要側(cè)重于產(chǎn)品設(shè)計(jì)或售后服務(wù)階段，較少涉及產(chǎn)品制造階段，數(shù)字孿生體則將會(huì)在產(chǎn)品生產(chǎn)制造階段的研究與應(yīng)用方面成為全新熱點(diǎn)。
第三是集成化、與其他先進(jìn)技術(shù)融合也將成為全新的趨勢(shì)?，F(xiàn)階段數(shù)字孿生體的各個(gè)環(huán)節(jié)之間仍然存在斷點(diǎn)，如何將數(shù)字紐帶技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)，并將新一代信息與通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)有機(jī)融為一體，是數(shù)字孿生的下一個(gè)研究方向。
蘇ICP備2022029080號(hào)-2
ICP證：蘇B2-20160027
蘇網(wǎng)文[2015]2042-041號(hào)
企業(yè)證書