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。
看晕了吧?其实,数字孪生模拟,简单来说,数字孪生---,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“体”。
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---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。
数字孪生给工业制造带来了显而易见的效率提升和成本下降,使得几乎所有的工业---趋之若鹜。
数字孪生迅速成为热潮,源于数字化设计、虚拟和工业互联网工业物联网等关键使能技术的蓬勃发展与交叉融合。
数字化设计技术从早期的二维设计发展到三维建模,从三维线框造型进化到三维实体造型、特征造型,产生了诸如直接建模、同步建模、混合建模等技术,以及面向建筑与施工行业的bim技术建筑信息模型。三维建模技术不光用于产品设计阶段,数字孪生,并且可以实现三维工艺设计。产品的三维模型中不仅包括几何信息、装配关系,还包括pmi产品制造信息,包括尺寸、公差、形位公差、粗糙度和材料规格等信息等制造信息,已经可以实现mbd基于模型的产品定义。
为了支持产品三维模型的快速浏览,可以从包含三维工艺特征的完整三维特征模型中,抽取出仅包括几何信息的轻量化三维模型。基于三维造型和三维显示技术,虚拟现实技术vr取得了蓬勃发展,广泛用于汽车、飞机、工厂等复杂对象的虚拟体验,包括沉浸式虚拟现实系统cave,用于产品展示和市场推广的三维渲染技术,以及基于视景的模拟驾驶技术等。近年来又发展起来增强现实技术(ar),其特点是可以将实物模型和数字化模型融合在一个可视化环境之中,从而实现传感器数据的可视化,还可以进行产品操作、装拆及维修过程的三维可视化,实现产品操作培训、维修维护等应用。
数字孪生的应用对象,主要分为终用户和oem两个类别。
对应于终用户的数字孪生,构建数字孪生的设计方和应用数字孪生使用方,是同一家企业。
比如宇航局、飞机制造商、冶金企业,就是终用户的典型代表。数字孪生中的物理实体,对应的是飞机、火箭、高炉等大型设备,一套数字孪生方案的造价达到、甚亿。
这类企业的研发门槛---,终用户运用数字孪生实现的主要目标是降低研发成本,并且通过建立虚拟模型提升设备的性能与寿命。
如今,很多航空航天设备只有在虚拟环境中经过验证、测试之后,才会进入实际生产。当新的设备建成后,通过安装的各类传感器,将实时数据回传,数字孪生又起到了提升设备效率,降低运维成本的作用。
对应于oem的数字孪生,构建数字孪生的设计方和应用数字孪生的使用方,来自不同企业。
比如来自食品饮料、纺织等行业的机械制造商,就是oem的典型代表。数字孪生中的物理实体,是吹瓶机、注塑机、缝纫机等机器设备。
数字孪生可以通过“共享”模式,在同类设备的使用群体内,被多个企业共享,结构数字孪生,---的降低投入资金。
设备出厂之后,根据不同的去向,每台设备都会对应一个的数字孪生,这些数字孪生脱胎于同一“母体”,却又“性格”迥异。它们记录了每台设备不同的运行环境和各类参数,协助设备的维护和运行。
这类应用更有---空间。由于同类设备的数字孪生在很---例上,具有可复用性,当达到规模效应时,数字孪生的成本可能---降低,达到百元以内。其所对应的---率,可能实现按照“天”为单位计算。使用者按需付费,投资的回收周期很短,马上能够看益。
已经有企业在实践这个做法。
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