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【周末分享】工信部宣布:《数字孪生白皮书2

1、 数字孪生成长配景

“孪生”的观念发源于美国国度航空航天局的“阿波罗打算”,即构建两个沟通的航天航行器,个中一个发射到太空执行任务,另一个留在地球上用于反应太空中航天器在任务期间的事情状态,从而帮助工程师阐明处理惩罚太空中呈现的紧张事件。虽然,这里的两个航天器都是真实存在的物理实体

2003 年前后, 关于数字孪生( Digital Twin) 的设想首次呈现于Grieves 传授在美国密歇根大学的产物全生命周期打点课程上。可是,其时“Digital Twin”一词还没有被正式提出, Grieves 将这一设想称为“Conceptual Ideal for PLM( Product Lifecycle Management)”,如下图所示。尽量如此,在该设想中数字孪生的根基思想已经有所浮现,即在虚拟空间构建的数字模子与物理实体交互映射,忠实地描写物理实体全生命周期的运行轨迹 。

【周末分享】工信部公布:《数字孪生白皮书2

▲PLM 中的观念设想

直到 2010 年,“Digital Twin”一词在 NASA 的技能陈诉中被正式提出,并被界说为“集成了多物理量、多标准、多概率的系统或航行器仿真进程”。2011 年,美国空军摸索了数字孪生在航行器康健打点中的应用,并具体探讨了实施数字孪生的技能挑战。2012 年,美国国度航空航天局与美国空军连系颁发了关于数字孪生的论文,指出数字孪生是驱动将来航行器成长的要害技能之一。在接下来的几年中,越来越多的研究将数字孪生应用于航空航天规模,包罗机身设计与维修,航行器本领评估,航行器妨碍预测等 。

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▲数字孪生行业应用

连年来,数字孪生获得越来越遍及的流传。同时,得益于物联网、大数据、云计较、人工智能等新一代信息技能的成长,数字孪生的实施已逐渐成为大概。现阶段,除了航空航天规模,数字孪生还被应用于电力、船舶、都市打点、农业、修建、制造、石油天然气、康健医疗、情况掩护等行业,如上图所示。出格是在智能制造规模,数字孪生被认为是一种实现制造信息世界与物理世界交互融合的有效手段。很多著名企业(如空客、洛克希德马丁、西门子等)与组织(如 Gartner、德勤、中国科协智能制造协会)对数字孪生给以了高度重视,而且开始摸索基于数字孪生的智能出产新模式 。

2、 数字孪生的界说及典范特征

尺度化组织中的界说:数字孪生是具有数据毗连的特定物理实体或进程的数字化表达,该数据毗连可以担保物理状态和虚拟状态之间的同速率收敛,并提供物理实体或流程进程的整个生命周期的集成视图,有助于优化整体机能。

学术界的界说:数字孪生是以数字化方法建设物理实体的虚拟实体,借助汗青数据、及时数据以及算法模子等,模仿、验证、预测、节制物理实体全生命周期进程的技妙手段 。

从基础上讲,数字孪生可以界说为有助于优化业务绩效的物理工具或进程的汗青和当前行为的不绝成长的数字资料。数字孪生模子基于跨一系列维度的大局限,累积,及时,真实世界的数据丈量 。

企业的界说:数字孪生是资产和流程的软件暗示,用于领略、预测和优化绩效以实现改进的业务成就。数字孪生由三部门构成:数据模子,一组阐明或算法,以及常识 。

数字孪生公司早已在行业中驻足,它在整个代价链中革新了流程。作为产物,出产进程或机能的虚拟暗示,它使各个进程阶段得以无缝链接。这可以一连提高效率,最洪流平地低落妨碍率,缩短开拓周期,并开发新的商机:换句话说,它可以缔造耐久的竞争优势 。

从数字孪生的界说可以看出,数字孪生具有以下几个典范特点:

1、互操纵性 :数字孪生中的物理工具和数字空间可以或许双向映射、动态交互和及时毗连,因此数字孪生具备以多样的数字模子映射物理实体的本领,具有可以或许在差异数字模子之间转换、归并和成立“表达”的等同性 。

2、可扩展性 :数字孪生技能具备集成、添加和替换数字模子的本领,可以或许针对多标准、多物理、多层级的模子内容举办扩展。

3、及时性 :数字孪生技能要求数字化,即以一种计较机可识别和处理惩罚的方法打点数据以对随时间轴变革的物理实体举办表征。表征的工具包罗外观、状态、属性、内涵机理,形成物理实体及时状态的数字虚体映射。

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