全新的物联网时代数字孪生技术在其中扮演者怎样的角色?

发布时间:2021-04-12 17:33:12 作者:臻图信息 阅读量:113

 现阶段,数字孪生技术不只运用在加工制造业,它早已彻底进入了物联网,人工智能和大数据分析的融合世界。伴随着更复杂的“事物”与生成数据的能力关联在一起,拥有数字等同物使大数据工程师和其他的IT技术专业人员,能够以最高的效率优化部署虚拟场景。

 

1、到底什么是数字孪生?

 数字孪生是充分运用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟仿真过程,在虚拟空间中进行映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

 数字孪生技术早已拓展到包含建筑物,工厂甚至是城市等大型项目,有些人说流程可以拥有数字孪生,从而更进一步拓展了这个概念。这个想法最先出现在NASA:最早的时候太空舱的详细模型在地面上用于镜像和诊断轨道中的问题,最终被全数字模拟所替代。

 但在Gartner将“数字孪生”列入2017年十大战略性技术趋势之一后,这个名词才真正的流行起来。Gartner表示,数字孪生是物理事物或系统的动态软件模型,它依赖于传感器数据。三到五年内,数以亿计的物品将由数字孪生呈现。一年后,Gartner再次将数字孪生列入主要趋势,并预测,到2020年,预计有210亿个连接的传感器和终端设备,数字孪生将在不久的将来存在于数十亿个事物中。”

 其本质上,数字孪生是某种计算机程序,它将相关物理对象或系统的真实数据作为输入,并将生成的数据作为输出,预测或模拟物理对象或系统将怎样遭受这些输入的影响。

2、数字孪生怎样工作?

 数字孪生的兴起是由专家(通常是数据科学或应用数学专家)建立的。这些开发人员探究了被模仿的物理对象或系统基础的物理学,并使用该数据开发了数学模型,以模拟数字空间中的真实世界。

 数字孪生的构造使其可以接收来自于传感器的输入,这些传感器从真实世界的数据。这使数字孪生可以实时地模拟仿真物理对象,在这个过程中可以洞悉性能和潜在问题。数字孪生也可以根据其物理对应物的原型进行设计,在这种情况下,数字孪生可以在产品精制时提供反馈。在创建任何物理版本之前,数字孪生甚至是可以自身作为原型。

3、数字孪生实例

 这里有两个数字孪生的案例——汽车和货船——让您了解潜在应用。飞机引擎、火车、轮船和涡轮机等物体,可以在实际生产之前展开数字化设计和测试。这些数字孪生也可用来协助维护操作。比如说,技术人员可以在应用物理孪生之前,运用数字孪生胎对某件设备的建议修复展开测试。数字孪生业务应用程序存在于多个领域:

 1)加工制造业是数字孪生部署最广泛的领域,工厂早已在运用数字孪生来模拟其流程,正如德勤的案例研究。

 2)汽车数字孪生之所以能够变成可能,是由于汽车早已装配有遥测传感器,但是伴随着愈来愈多的自动驾驶汽车上路,健全完善技术将变得愈发重要。

 3)医疗保健是产生上述数字孪生的领域。创可贴大小的传感器将健康信息传送回数字孪生,用来监控和预测患者的健康状况。

4、数字孪生和物联网

 显而易见,物联网传感器的爆炸式增长使数字孪生变成可能。伴随着物联网设备的健全完善,数字孪生方案可以包含较小和较不复杂的对象,这给企业带来了额外的好处。

 数字孪生可用来根据可变数据预测不同的结果。这类似于科幻片中经常会出现的运行模拟场景,其中在数字环境中证明了可能的场景。借助额外的软件和数据分析,数字孪生通常可以优化IoT部署以实现最高效率,并协助设计人员在实际部署之前明确应该去的地方或操作方式。

 数字孪生可以复制物理对象的次数越多,发现效率和其他好处的可能性就越大。比如说,在制造过程中,仪器越高的设备越多,数字孪生可能会更准确地模拟设备随时间的运行情况,从而有利于预测未来的性能和可能的故障。

5、数字孪生供应商

 构建数字孪生十分复杂,目前为止还没有标准化的平台。从事该领域工作的IanSkerrett,其背后有着悠久的开放源代码历史,他提出了一个数字孪生平台的框架结构,这只不过是第一步,因为这个领域还处在萌芽阶段。与许多新兴技术相比,商业数字孪生产品实际上来自于该领域的一些最大的公司。比如说,通用电气(GE)在内部开发了数字孪生技术,作为喷气式发动机生产制造过程的一部分,现如今向用户提供专业知识。

 另一家大规模与生产制造的工业巨头西门子(Siemens)也是这般。为了不被这些工厂供应商超越,IBM正在营销“数字孪生”,作为其物联网计划的一部分,微软也在Azure的保护伞下发布了自己的数字孪生平台。

6、数字孪生与预测孪生

 “数字孪生”可以包含设备说明,3D渲染以及设备中所有传感器的详细信息。它不断地生成模拟现实生活选择的传感器读数。”可预测孪生“为设备的未来状态和行为建模”。“这是基于来自其他设备的历史数据,这些数据可以仿真模拟故障和其他需要注意的状况。”作为其数字孪生计划的一部分,Microsoft正在运用该概念并将其应用于除物理产品之外的流程中。微软表示:“流程清单是数字化转型的下一个阶段,使整个工厂和供应链中的产品数字孪生受益更多。”有关的白皮书重点强调了一些先进的生产制造场景。

7、数字孪生的好处

 数字孪生可以实时查看物理资产的状况,进而从源头上缓解维护负担。雪佛龙公司正在为其油田和炼油厂推出数字孪生技术,预估将节省数百万美元的维护费用。西门子表示,使用数字孪生对尚未生产制造的物体进行建模和原型设计,可以减少产品缺陷并缩短产品上市时间。

 但请牢记,Gartner警告称,“数字孪生并不是刚性需求,很有可能会增添复杂性。”对于特定的商业问题来说,数字孪生很有可能存在成本、安全性、隐私和集成等方面的问题。”

标签:数字孪生  物联网  

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