数字孪生为啥这么火?

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通俗来讲,数字孪生是指针对物理世界中的物体,通过数字化的手段构建一个在数字世界中一模一样的实体,借此来实现对物理实体的了解、分析和优化。

通过数字模型,越来越多的人认识到数字孪生技术的应用价值。此前的波音空难调查中,也凸显出数字孪生技术的重要作用。

数字孪生

1、数字孪生的一般定义

通俗来讲,数字孪生是指针对物理世界中的物体,通过数字化的手段构建一个在数字世界中一模一样的实体,借此来实现对物理实体的了解、分析和优化。从更加专业的角度来说,数字孪生集成了人工智能(Al)和机器学习(ML)等技术,将数据、算法和决策分析结合在一起,建立模拟,即物理对象的虚拟映射,在问题发生之前先发现问题,监控物理对象在虚拟模型中的变化,诊断基于人工智能的多维数据复杂处理与异常分析,并预测潜在风险,合理有效地规划或对相关设备进行维护。

数字孪生是形成物理世界中某一生产流程的模型及其在数字世界中的数字化镜像的过程和方法(见下图)。数字孪生有五大驱动要素——物理世界的传感器、数据、集成、分析和促动器,以及持续更新的数字孪生应用程序。

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图:数字孪生是数字世界对物理世界形成孪生

2、数字孪生的特点

「孪生体」实际上是通过仿真实时反映对象的真实运行情况的样机或模型。它具有两个显著特点;

(1)「孪生体」与其所要反映的对象在外表(指产品的几何形状和尺寸)、内容(指产品的结构组成及其宏观、微观物理特性)和性质(指产品的功能和性能)上基本完全一样。

(2)允许通过仿真等方式来镜像/反映对象的真实运行情况/状态。需要指出的是,此时的「孪生体」还是实物。

3、数字孪生在工业上的应用

数字孪生具有将虚拟空间和物理实体紧密融合的特点,在5G技术下,数字孪生将更容易落地。

数字孪生目前主要运用于工业中,在工业领域,通过数字孪生技术的使用,将大幅推动产品在设计、生产、维护及维修等环节的变革。

基于模型、数据、服务方面的优势,数字孪生正成为工业互联网关键技术,同时工业互联网业亦成为数字孪生技术扩展应用场景的孵化床,从制造业逐步延伸拓展至更多的工业互联网空间。

目前洛克希德·马丁公司视它为未来国防工业6大顶尖技术之首,美国GE公司已为每个引擎、每个涡轮、每台核磁共振,创造了一个数字孪生体,通过这些拟真的数字化模型,在虚拟空间调试、实验,以让机器的运行效果达到最佳。

通过数字孪生技术,不仅能够对工厂设备进行监测,实现故障预判和及时维修,还可以实现远程操控,远程维修,极大降低运营成本,提高安全性。

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