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近年来,随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的进展及广泛应用,制造业向着智能制造的方向发展,数字孪生越来越多地被提及。创优设科技小编今天和大家一起聊聊什么是数字孪生?数字孪生的特点以及数字孪生有什么优势?
一、什么是数字孪生?
数字孪生是以数字的方式为现实物体创建高度仿真的虚拟模型,数字孪生是对物理实体或系统的状态进行建模的虚拟表示。
数字孪生是通过传感器从物理实体收集数据并进行数字化,以此对其做出预测。
数字孪生的一个新兴领域是创建整个企业的数字孪生,称为组织的数字孪生(DTO,Digital Twin of an Organization)。
数字孪生为制造业虚拟网络与现实世界之间的整合供应了一种无效的方法。同时,智能制造可以优化整个制造过程的业务流程和操作流程,达到新的更高的生产力水平。智能制造和数字孪生的结合将彻底转变产品的设计,制造,使用,维护,修理和运营以及其他过程。
与服务相结合,通过制造的虚拟世界和物理世界的双向连接,数字孪生将产生更合理的制造规划和精确的生产把握,以挂念实现智能制造。
二、数字孪生的特点
从数字孪生的定义可以看出,数字孪生具有以下几个典型特点︰
1、互操作性︰数字孪生中的物理对象和数字空间能够双向映射、动态交互和实时连接,因此数字孪生具备以多样的数字模型映射物理实体的能力,具有能够在不同数字模型之间转换、合并和建立“表达”的等同性。
2、可扩展性︰数字孪生技术具备集成、添加和替换数字模型的能力,能够针对多尺度、多物理、多层级的模型内容进行扩展。
3、实时性:数字孪生技术要求数字化,即以一种计算机可识别和处理的方式管理数据以对随时间轴变化的物理实体进行表征。表征的对象包括外观、状态、属性、内在机理,形成物理实体实时状态的数字虚体映射。
4、保真性:数字孪生的保真性指描述数字虚体模型和物理实体的接近性。要求虚体和实体不仅要保持几何结构的高度仿真,在状态、相态和时态上也要仿真。值得一提的是在不同的数字孪生场景下,同一数字虚体的仿真程度可能不同。例如工况场景中可能只要求描述虚体的物理性质,并不需要关注化学结构细节。
5、闭环性:数字孪生中的数字虚体,用于描述物理实体的可视化模型和内在机理,以便于对物理实体的状态数据进行监视、分析推理、优化工艺参数和运行参数,实现决策功能,即赋予数字虚体和物理实体一个大脑。因此数字孪生具有闭环性。
三、数字孪生有什么优势?
基于数字孪生的特点,数字孪生系统具有如下优势:
1、易于使用,易于创新
数字孪生需要借助各种数字手段,包括物联网、虚拟现实、仿真工具等,通过这些手段将物理设备的属性映射到虚拟空间中,可以加快人们对物理实体的认识。有些工艺不能在真实的物理实体上操作,但可以在虚拟的物理实体上完成。
2、更全面的测量
数字孪生可视化价值产品的设计和制造离不开物理实体的测量。测量包括物理实体的属性、参数和运行状态。只有综合测量才能准确分析和优化。但是,传统的测量方法价格昂贵,效果也不够好。使用数字孪生技术可以快速测量,直接采集大量数据,大大提高了测量效率。
3、更全面的分析预测能力
数字孪生可视化的价值在于可以通过物联网的数据采集和大数据处理,实现对当前状态的分析诊断,推断未来的发展趋势,为未来的决策提供有价值的参考数据。
4、提高效率和生产力
可视化数字双胞胎的价值使用数字双胞胎,组织不再需要探索有关物理项目的不同途径来改进流程。他们不必终止正在进行的流程,并且基本上可以在实验室中运行模拟以了解新程序的危害和好处,并查看哪些修改会带来好的效果。
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