數字孿生,復制出另一個“你”

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2019-05-22 來源:嘉益仕Litins

 導讀:數字孿生是近幾年興起的非常前沿的新技術,簡單說就是利用物理模型,使用傳感器獲取數據的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,以反映相對應的實體的全生命周期過程。

 

 

數字孿生不僅僅是復制。

 

孿生,即雙胞胎;數字孿生,顧名思義,就是數字形式的雙胞胎。

 

“數字孿生”中,雙胞胎中的一個是存在于現實世界的實體,小到零件,大到工廠,簡單如螺絲,復雜如人體的結構。

 

而雙胞胎中的另一個則只存在虛擬和數字世界之中,是利用數字技術營造的與現實世界對稱的鏡像。

 

如果以家用電腦為例,Word文檔和打印出來的文稿就是“數字孿生”。若以導航軟件為例,城市中的實體道路和軟件中的虛擬道路也是“數字孿生”。

 

此外,這個數字孿生體,不僅是對現實實體的虛擬再現,還可以模擬對象在現實環境中的行為。因此可以說,數字孿生是將物理對象以數字化方式在虛擬空間呈現,模擬其在現實環境中的行為特征。

 

 

數字孿生這個概念究竟有什么用呢?

 

首先,它可以通過設計工具、仿真工具、物聯網、虛擬現實等各種數字化的手段,將物理設備的各種屬性映射到虛擬空間中,形成可拆解、可復制、可轉移、可修改、可刪除、可重復操作的數字鏡像。

 

這極大的加速了操作人員對物理實體的了解,激發模擬仿真、批量復制、虛擬裝配等設計活動。

 

過去,在沒有數字化模型幫助之下,制造一件產品要經歷很多次迭代設計。

 

現在,采用了數字化模型的設計技術,就可以在虛擬的三維數字空間輕松地修改部件和產品的每一處尺寸和裝配關系,這使得幾何結構的驗證工作和裝配可行性的驗證工作大為簡單,大幅度減少了迭代過程中物理樣機的制造次數、時間,以及成本。

 

隨著工業互聯網的應用推進,數字孿生被賦予了新的生命力,工業互聯網延伸了數字孿生的價值鏈條和生命周期,凸顯出數字孿生基于模型、數據、服務方面的的優勢和能力,打通了數字孿生應用和迭代優化的現實路徑,正成為數字孿生的孵化床。

 

工業互聯網重塑數字孿生閉環

 

數字孿生,以數字方式為物理對象創建高寫實虛擬模型,并模擬、分析、預測其行為,為實現信息技術與制造業融合鋪平了道路。借助數字孿生,可以集成復雜的制造工藝,實現產品設計,制造和智能服務等閉環優化,數字孿生將成為未來數字化企業發展的關鍵技術。

 

在工業互聯網概念出現之前,數字孿生的概念還只是停留在軟件環境中,比如幾何建模的CAD系統、產品生命周期管理的PLM等。但隨著工業互聯網的出現,網絡的連通效用使得各個數字孿生在設備資產管理,產品生命周期管理和制造流程管理中開始發生關聯、互相補充。

 

1.智能家居管理中心

 

物聯網讓我們的家居生活變得越來越智能,因此需要一個中央管理系統對安全系統、電視網絡、Wi-Fi、冰箱、太陽能、熱水器、廚房設備、暖氣/空調等系統進行統一管理。

 

 

未來十年內,大多數家庭都將擁有一個中央管理中心,數字孿生技術將成為其中的重要組成部分,也將成為對未來家庭需求管理至關重要的智能系統。

 

2.工業設備監控

 

未來工廠中每個設備都擁有一個數字復制體。通過它,我們可以精確地了解這些實體設備的運行方式。

 

 

 

通過數字模型與實體設備的無縫匹配,可以實時獲取設備監控系統的運行數據,從而實現故障預判和及時維修。

 

3.遠程操控

 

監控只是數字孿生技術的初級應用,控制才是最終級的應用場景。通過數字模型,我們將可以實現設備的遠程操控。

 

 

 

在未來,遠程輔助、遠程操作、遠程緊急命令都將成為日常管理的常用匯詞。

 

4.智慧城市管理

 

未來,無人機群將為城市提供基于圖像掃描的城市數字模型,街道、社區、娛樂、商業等各功能??槎冀滌惺幟P?。

 

 

 

隨著城市數字模型的擴充與發展,數字孿生技術將覆蓋城市的每條電力線、變電站、污水系統、供水和排水系統、城市應急系統、Wi-Fi網絡,高速公路,交通控制系統等所有看見或看不見的地方,而城市管理將更加輕松可控。

 

5.推動現實世界探索

 

互聯網時代,搜索技術讓我們得以更輕松地發現、了解和認知事物。在未來,無人機、自動駕駛汽車、傳感器將取代當前網絡爬蟲的工作。搜索技術將變得更加復雜,我們將能夠搜索氣味、味道、振動、紋理、比重、反射、氣壓等物理世界的屬性。

 

 

 

隨著時間的推移,新的搜索引擎將能夠在數字世界和現實世界中找到幾乎所有的東西。

 

6.健康監測與管理

 

未來,我們每個人都將擁有自己的數字孿生體。

 

通過各種新型醫療檢測和掃描儀器以及可穿戴設備,我們可以完美地復制出一個數字化身體,并可以追蹤這個數字化身體每一部分的運動與變化,從而更好地進行健康監測和管理。

 

7.大腦活動的監控與管理

 

人腦是大自然中最復雜的產品之一,很多國家的科研人員正在試圖用數字化技術找出人類大腦的思考方式。

 

 

目前,我們正在使用的各種有形的或無形的產品、服務都經歷了無數次的更新迭代,數字孿生技術同樣如此。

 

 

工業互聯網平臺激活數字孿生生命

 

隨著制造業不斷發展,數字孿生盡管尚未成為主流,卻成為每一個數字化企業都要關注的技術。數字孿生的核心是模型和數據,但虛擬模型創建和數據分析需要專業的知識,對于不具備相關知識的人員,構建和使用數字孿生任重道遠,工業互聯網恰恰可以解決上述問題,通過平臺實現數據分析外包、模型共享等業務。

 

具體來說,物理實體的各種數據收集、交換,都要借助工業互聯網來實現,利用平臺具有的資源聚合、動態配置、供需對接等優勢,整合并利用各類資源,賦能數字孿生。例如,利用工業互聯網平臺向下將邊緣側基礎設施同數字孿生體關聯,向上將數據傳遞、存儲在云端,其他用戶也可以根據自身需要通過平臺的服務來建立數字孿生體,可以說工業互聯網平臺激活了數字孿生的生命。

 

 

數字孿生助力IT與OT融合

 

工業互聯網是企業數字化轉型過程中關鍵一環,加速了IT和OT各要素的融合,數據是融合過程中最重要的粘結劑,要讓IT部門和OT部門融合的更好,首先要處理好數據這項隱形的資產。另外,工業互聯網正在試圖打破企業的邊界,試圖填滿IT與OT之間的各種縫隙,打造軟件定義、數據驅動、模式創新的新生態,而數字孿生剛好為融合發展提供了數據和技術的接口。

 

在產品設計中,數字孿生可以展示、預測,分析數字模型和物理世界之間的互動過程?;謔致仙納杓剖腔諳鐘形錮聿返男檳庥成?,研究大量數據以獲取有價值的知識進行產品創新。

 

設計人員只需將需求發布到工業互聯網平臺,平臺管理者就能就精確匹配設計人員需要的數據服務以及用于處理數據的模型和算法服務。通過調用,組合和操作這些服務,結果將返回給設計人員。IT和OT的融合以“按需付費”的方式,在工業互聯網平臺上悄然完成。

 

 

打造基于數字孿生的工業APP服務池

 

隨著工業互聯網的發展,其核心思想“數據+模型=服務”的影響不斷擴大,服務在制造業中扮演著越來越重要的位置。優化服務不僅僅可以應對激烈的競爭并獲得更多收入,還可以借助工業APP和微服務解決不同供應商標準協議兼容、異構系統集成等問題。

 

工業APP可以充分釋放數字孿生的潛力。工業APP可以將數字孿生的各種組件分解為可由單個服務完成的子任務???,客戶按需定制滿足一定功能的微???,組建起一定功能的微服務組,經服務封裝后,數字孿生服務發布到服務池和工業互聯網平臺。通過微服務,復雜虛擬模型數字孿生的每個組件都可以統一管理、共享和使用。

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