1、相信很多人都听说过数字孪生。在过去几年,这个词的热度不断攀升,频繁出现在各大峰会论坛的演讲主题之中,备受行业内外的关注。
究竟什么是数字孪生?它是谁提出来的?它会给我们的生活带来什么样的改变?
什么是数字孪生
数字孪生,英文名叫Digital Twin(数字双胞胎),也被称为数字映射、数字镜像。
它的官方定义非常复杂,是这么说的:
数字孪生,是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
其实,简单来说,数字孪生就是在一个设备或系统的基础上,创造一个数字版的“克隆体”。
这个“克隆体”,也被称为“数字孪生体”。它被创建在信息化平台上,是虚拟的。
也许你会说,这不就是电脑上的设计图纸嘛?CAD搞搞不就有了?
其实不然。相比于设计图纸,数字孪生体最大的特点在于:它是对实体对象(姑且就称为“本体”吧)的动态仿真。也就是说,数字孪生体是会“动”的。
而且,数字孪生体不是随便乱“动”。它“动”的依据,来自本体的物理设计模型,还有本体上面传感器反馈的数据,以及本体运行的历史数据。
说白了,本体的实时状态,还有外界环境条件,都会复现到“孪生体”身上。
如果需要做系统设计改动,或者想要知道系统在特殊外部条件下的反应,工程师们可以在孪生体上进行“实验”。这样一来,既避免了对本体的影响,也可以提高效率、节约成本。
除了“会动”之外,理解数字孪生还需要记住三个关键词,分别是“全生命周期”、“实时/准实时”、“双向”。
数字孪生是源自工业界的概念。在工业制造领域,有一个词叫做“产品生命周期管理(PLM)”。相信很多人都听说过。
全生命周期,是指数字孪生可以贯穿产品包括设计、开发、制造、服务、维护乃至报废回收的整个周期。它并不仅限于帮助企业把产品更好地造出来,还包括帮助用户更好地使用产品。
而实时/准实时,是指本体和孪生体之间,可以建立全面的实时或准实时联系。两者并不是完全独立的,映射关系也具备一定的实时性。
双向,是指本体和孪生体之间的数据流动可以是双向的。并不是只能本体向孪生体输出数据,孪生体也可以向本体反馈信息。企业可以根据孪生体反馈的信息,对本体采取进一步的行动和干预。
2、数字孪生起源于工业制造领域。工业制造也是数字孪生的主要战场。
在产品研发的过程中,数字孪生可以虚拟构建产品数字化模型,对其进行仿真测试和验证。生产制造时,可以模拟设备的运转,还有参数调整带来的变化。
数字孪生能够有效提升产品的可靠性和可用性,同时降低产品研发和制造风险。
维护阶段,数字孪生也能发挥重要作用。
采用数字孪生技术,通过对运行数据进行连续采集和智能分析,可以预测维护工作的最佳时间点,也可以提供维护周期的参考依据。数字孪生体也可以提供故障点和故障概率的参考。
3、总而言之,数字孪生是一项非常有潜力的前沿技术,会给企业带来丰厚的价值回报。但是,我们还是应该理性看待数字孪生。
拥抱数字孪生,既需要深厚的技术沉淀,也需要巨大的资金投入,还需要管理水平和员工技能达到相应的层次。
目前这个阶段,国内大部分企业都不具备这个条件。如果盲目跟风、仓促上马,投资很可能会血本无归。
相对来说,潜心研究、客观评估、谨慎投入,才是打开数字孪生世界的正确姿势。
摘自微信公众号“数字孪生体课堂”