數(shù)字孿生技術(shù)如何推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展?

首先介紹一下業(yè)內(nèi)數(shù)字孿生比較流行的定義

數(shù)字孿生：是充分利用物理模型、傳感器更新、運行 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，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。

――美國國防采辦大學(xué)DAU

產(chǎn)品數(shù)字孿生體的主要作用之一就是映射、監(jiān)控與操縱、診斷、預(yù)測。傳統(tǒng)的制造行業(yè)，以人員經(jīng)驗和主觀判斷為依據(jù)，而且無法做到實時監(jiān)測和精準判斷，隨著 科技 的發(fā)展，融合了各項新技術(shù)如云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的制造業(yè)，變得更加“智能化”，不僅能夠?qū)崟r地對產(chǎn)品全生命周期過程進行監(jiān)測，更能通過各種傳感器實時采集的數(shù)據(jù)通過計算中心計算，預(yù)測、診斷，實現(xiàn)在無人值守情況下的智能檢測和決策，減少了故障造成的不合格率和停機等重大問題的發(fā)生，極大地解放了生產(chǎn)力，并提高了生產(chǎn)效率。

通過數(shù)字紐帶技術(shù)，在產(chǎn)品全生命周期各階段，將產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品服務(wù)等各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)在產(chǎn)品數(shù)字孿生體中進行關(guān)聯(lián)映射，在此基礎(chǔ)上以產(chǎn)品數(shù)字孿生體為單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期各階段的高效協(xié)同，最終實現(xiàn)虛擬空間向物理空間的決策控制，以及數(shù)字產(chǎn)品到物理產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。

另外，從產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)積累意義來看

大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展為產(chǎn)品數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)積累和挖掘應(yīng)用做了堅實的技術(shù)鋪墊，產(chǎn)品數(shù)字孿生體是產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)中心，記錄了產(chǎn)品從概念設(shè)計直至報廢/回收的所有模型和數(shù)據(jù)，是物理產(chǎn)品在全生命周期的數(shù)字化檔案，反映了產(chǎn)品在全生命周期各階段的形成過程、狀態(tài)和行為。產(chǎn)品數(shù)字孿生體實時記錄了產(chǎn)品從出生到消亡的全過程，并且在產(chǎn)品所處的任何階段都能夠調(diào)用該階段以前所有的模型和數(shù)據(jù)，產(chǎn)品在任何時刻、任何地點和任何階段都是狀態(tài)可視、行為可控、質(zhì)量可追溯的。比如在產(chǎn)品使用階段，產(chǎn)品數(shù)字孿生體在產(chǎn)品設(shè)計和制造階段的所有數(shù)據(jù)和模型記錄集合能夠為產(chǎn)品質(zhì)量追溯、產(chǎn)品可靠性分析提供準確的模型和數(shù)據(jù)來源。

從這三個角度來看，數(shù)字孿生技術(shù)帶來的效益遠不止技術(shù)本身實現(xiàn)，還涉及了更加廣泛的積極影響，數(shù)字孿生從產(chǎn)品設(shè)計、制造、維護、回收等全生命周期的作用，整合了數(shù)據(jù)流、工作流、解決了企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品通常會面臨的成本、時間和風(fēng)險三大問題，極大地驅(qū)動了企業(yè)進行產(chǎn)品創(chuàng)新的動力，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用，將會為縮短研發(fā)與產(chǎn)品制造時間，提高企業(yè)競爭力提供巨大的推動力。

自主創(chuàng)新國產(chǎn)化的 Hightopo 數(shù)據(jù)可視化能夠完全貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈做數(shù)字孿生產(chǎn)品，已實現(xiàn) 智能化、無代碼、可配置 的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化管理。已廣泛應(yīng)用于各類場景，以設(shè)計、監(jiān)控類場景為主。智慧城市、工業(yè)4.0、智能駕駛行業(yè)是先進數(shù)字孿生技術(shù)使用較多的行業(yè)。為連接電力、船舶、城市管理、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、 健康 醫(yī)療、環(huán)境保護、航空航天領(lǐng)域等各行各業(yè)。

使用 Hightopo 的 2D、 3D 和 GIS 可視化技術(shù)結(jié)合傾斜攝影和數(shù)字孿生技術(shù)，搭建出各行業(yè)智慧管理的三維可視化系統(tǒng)。案例匯集如下：

智慧園區(qū)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

智慧交通

數(shù)字孿生技術(shù)的一個重要應(yīng)用場景――生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。個性化、多元化的市場消費需求成為主流，制造業(yè)正面對日益激烈的市場競爭，面臨著巨大的時間、成本、質(zhì)量、產(chǎn)品差異化等方面的壓力。 而搭建基于數(shù)字孿生技術(shù)的數(shù)字化工廠是解決這些問題的最佳途徑，通過依托產(chǎn)品整個周期的真實相關(guān)數(shù)據(jù)，在虛擬環(huán)境中對生產(chǎn)全過程進行仿真、優(yōu)化及重構(gòu)。 通過創(chuàng)建虛擬模型來模擬生產(chǎn)過程，并且這些虛擬模型可以為物理工廠車間里所有連接的機器、工具和設(shè)備進行數(shù)字操作。這就可以使企業(yè)能夠快速配置生產(chǎn)系統(tǒng)，以最大限度地提高效率，提高資產(chǎn)利用率，防止停機，具備一定的靈活性。

因此，企業(yè)在數(shù)字化工廠建設(shè)中，通過數(shù)字孿生技術(shù)能夠并行完成“實物設(shè)備數(shù)字化、運動過程腳本化、系統(tǒng)整線集成化、控制指令下行同步化、現(xiàn)場信息上行并行化”，形成整線的執(zhí)行引擎，實物設(shè)備與所對應(yīng)的虛擬模型進行虛實互動、指令與信息同步，形成一個支持實物設(shè)備連線的車間快速設(shè)計、規(guī)劃、裝配與測試平臺。

通過數(shù)字化的手段，將原先無法保存的專家經(jīng)驗進行數(shù)字化，并提供了保存、復(fù)制、修改和轉(zhuǎn)移的能力。較于傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計、制造和服務(wù)領(lǐng)域，經(jīng)驗往往是一種模糊而很難把握的形態(tài)，很難將其作為精準判決的依據(jù)。

提到作為新基建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，首先要講的一個概念就是 “數(shù)字孿生Digital Twin” ，或者說數(shù)字雙胞胎、數(shù)字映像、機器數(shù)字雙胞胎。

數(shù)字孿生的概念最早由密歇根大學(xué)的Michael Grieves博士于2002年提出（最初的名稱為“Conceptual Ideal for PLM”），至今有超過15年的 歷史 。但直到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，數(shù)字孿生才真正得到了應(yīng)用。

什么是數(shù)字孿生 數(shù)字孿生的官方解釋非常復(fù)雜：“數(shù)字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運行 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，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的 全生命周期過程 。”

我們基于下面這張圖片來重新解讀一下數(shù)字孿生的概念：

基于該可視化界面，我們可以查看到 設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和各種參數(shù) ，同時可以通過該界面 對設(shè)備進行遠程操控 。那么我們可以認為基于以下可視化界面初步實現(xiàn)了該設(shè)備數(shù)字孿生的構(gòu)建。

簡單來說，數(shù)字孿生就是將機器從物理世界映射到虛擬世界。那么這里面就存在了3個要素：

物理空間的實體產(chǎn)品、 虛擬空間的虛擬產(chǎn)品 、 物理空間和虛擬空間之間的數(shù)據(jù)和信息交互 。

數(shù)字化雙胞胎技術(shù)是將帶有三維數(shù)字模型的信息拓展到整個生命周期中的影像技術(shù)，最終實現(xiàn)虛擬與物理數(shù)據(jù)同步和一致，它不是讓虛擬世界做現(xiàn)在我們已經(jīng)做到的事情，而是發(fā)現(xiàn)潛在問題、激發(fā)創(chuàng)新思維、不斷追求優(yōu)化進步――這才是數(shù)字孿生的目標(biāo)所在。

數(shù)字孿生的構(gòu)建會帶來什么價值 我們首先從我們的設(shè)備制造商來看一下。對于設(shè)備制造商，主要有兩類設(shè)備： 廠內(nèi)設(shè)備 和 廠外設(shè)備 。廠內(nèi)設(shè)備主要是我們的生產(chǎn)設(shè)備，廠外設(shè)備主要對應(yīng)我們的工業(yè)產(chǎn)品。

通過對廠內(nèi)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，我們可以實現(xiàn) 生產(chǎn)線的智能運維 ，提升生產(chǎn)效率，降低運營成本。同時會帶來一些商業(yè)模式的創(chuàng)新，比如共享工廠、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同等新模式的出現(xiàn)。

通過對廠外設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，我們可以實現(xiàn) 后市場的智能運營 ，提升服務(wù)質(zhì)量，降低運營成本。數(shù)據(jù)的采集同時會輔助研發(fā)和營銷，提升我們的產(chǎn)品質(zhì)量和二次銷售。當(dāng)然，廠外設(shè)備聯(lián)網(wǎng)也會帶來一些新商業(yè)模式的突破，比如融資租賃、大數(shù)據(jù)保險、從賣產(chǎn)品到賣服務(wù)的轉(zhuǎn)變等。

數(shù)字孿生技術(shù)是制造企業(yè)邁向工業(yè)4.0戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù) ，通過掌握產(chǎn)品信息及其生命周期過程的數(shù)字思路將所有階段（產(chǎn)品創(chuàng)意、設(shè)計、制造規(guī)劃、生產(chǎn)和使用）銜接起來，并連接到可以理解這些信息并對其做出反應(yīng)的生產(chǎn)智能設(shè)備。

智能制造體系中的設(shè)備數(shù)字孿生 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為我們帶來了更多的選擇，下面我們就 基于SaaS化的工業(yè)可視化工具――云視界 ，為大家分享一下如何構(gòu)建設(shè)備的數(shù)字孿生。

以設(shè)備制造商（OEM）為例，“數(shù)字孿生”的構(gòu)建步驟如下：

1、設(shè)備接 入 ：根云平臺覆蓋95%主流工業(yè)控制器，支持400+種工業(yè)協(xié)議，適配100%國際通用硬件接口。在廠內(nèi)SCADA、MES等生產(chǎn)系統(tǒng)接入，和廠外設(shè)備控制器接入，以及啞設(shè)備接入方面均有成熟案例。

2、平臺配置 ：根云平臺輕松配置設(shè)備數(shù)據(jù)、報警規(guī)則，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)字映射。

3、畫面搭建 ：根云視界作為一款專注于工業(yè)領(lǐng)域企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營和政府監(jiān)管的可視化工具，通過托拉拽的方式即可快速配置可視化界面。同時提供豐富的模板庫、素材庫和組件庫，更有工業(yè)專屬組件。

4、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù) ：根云視界深度融合根云平臺IoT數(shù)據(jù)，無需任何開發(fā)，輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)配置、物模型匹配、設(shè)備動效、指令控制等。

5、一鍵發(fā)布 ：根云視界支持一鍵發(fā)布，手機、Pad、PC、大屏幕同步自適應(yīng)，并可輕松集成至APP、小程序、web等各類第三方平臺。

根云視界目前已服務(wù)客戶150+，案例覆蓋13個工業(yè)場景，37個細分行業(yè)。現(xiàn)工具開通 免費試用 ，可登陸云視界官網(wǎng)申請注冊。

轉(zhuǎn)載自【根云視界】~