數字孿生技術如何推動產業(yè)發(fā)展?

首先介紹一下業(yè)內數字孿生比較流行的定義

數字孿生：是充分利用物理模型、傳感器更新、運行 歷史 等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。

――美國國防采辦大學DAU

產品數字孿生體的主要作用之一就是映射、監(jiān)控與操縱、診斷、預測。傳統(tǒng)的制造行業(yè)，以人員經驗和主觀判斷為依據，而且無法做到實時監(jiān)測和精準判斷，隨著 科技 的發(fā)展，融合了各項新技術如云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術的制造業(yè)，變得更加“智能化”，不僅能夠實時地對產品全生命周期過程進行監(jiān)測，更能通過各種傳感器實時采集的數據通過計算中心計算，預測、診斷，實現(xiàn)在無人值守情況下的智能檢測和決策，減少了故障造成的不合格率和停機等重大問題的發(fā)生，極大地解放了生產力，并提高了生產效率。

通過數字紐帶技術，在產品全生命周期各階段，將產品開發(fā)、產品制造、產品服務等各個環(huán)節(jié)數據在產品數字孿生體中進行關聯(lián)映射，在此基礎上以產品數字孿生體為單一產品數據源，實現(xiàn)產品全生命周期各階段的高效協(xié)同，最終實現(xiàn)虛擬空間向物理空間的決策控制，以及數字產品到物理產品的轉變。

另外，從產品質量數據積累意義來看

大數據技術的發(fā)展為產品數字孿生體的數據積累和挖掘應用做了堅實的技術鋪墊，產品數字孿生體是產品全生命周期的數據中心，記錄了產品從概念設計直至報廢/回收的所有模型和數據，是物理產品在全生命周期的數字化檔案，反映了產品在全生命周期各階段的形成過程、狀態(tài)和行為。產品數字孿生體實時記錄了產品從出生到消亡的全過程，并且在產品所處的任何階段都能夠調用該階段以前所有的模型和數據，產品在任何時刻、任何地點和任何階段都是狀態(tài)可視、行為可控、質量可追溯的。比如在產品使用階段，產品數字孿生體在產品設計和制造階段的所有數據和模型記錄集合能夠為產品質量追溯、產品可靠性分析提供準確的模型和數據來源。

從這三個角度來看，數字孿生技術帶來的效益遠不止技術本身實現(xiàn)，還涉及了更加廣泛的積極影響，數字孿生從產品設計、制造、維護、回收等全生命周期的作用，整合了數據流、工作流、解決了企業(yè)開發(fā)新產品通常會面臨的成本、時間和風險三大問題，極大地驅動了企業(yè)進行產品創(chuàng)新的動力，數字孿生技術的應用，將會為縮短研發(fā)與產品制造時間，提高企業(yè)競爭力提供巨大的推動力。

自主創(chuàng)新國產化的 Hightopo 數據可視化能夠完全貫穿全產業(yè)鏈做數字孿生產品，已實現(xiàn) 智能化、無代碼、可配置 的產業(yè)數字化管理。已廣泛應用于各類場景，以設計、監(jiān)控類場景為主。智慧城市、工業(yè)4.0、智能駕駛行業(yè)是先進數字孿生技術使用較多的行業(yè)。為連接電力、船舶、城市管理、農業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、 健康 醫(yī)療、環(huán)境保護、航空航天領域等各行各業(yè)。

使用 Hightopo 的 2D、 3D 和 GIS 可視化技術結合傾斜攝影和數字孿生技術，搭建出各行業(yè)智慧管理的三維可視化系統(tǒng)。案例匯集如下：

智慧園區(qū)

工業(yè)互聯(lián)網

智慧交通

數字孿生技術的一個重要應用場景――生產制造環(huán)節(jié)。個性化、多元化的市場消費需求成為主流，制造業(yè)正面對日益激烈的市場競爭，面臨著巨大的時間、成本、質量、產品差異化等方面的壓力。 而搭建基于數字孿生技術的數字化工廠是解決這些問題的最佳途徑，通過依托產品整個周期的真實相關數據，在虛擬環(huán)境中對生產全過程進行仿真、優(yōu)化及重構。 通過創(chuàng)建虛擬模型來模擬生產過程，并且這些虛擬模型可以為物理工廠車間里所有連接的機器、工具和設備進行數字操作。這就可以使企業(yè)能夠快速配置生產系統(tǒng)，以最大限度地提高效率，提高資產利用率，防止停機，具備一定的靈活性。

因此，企業(yè)在數字化工廠建設中，通過數字孿生技術能夠并行完成“實物設備數字化、運動過程腳本化、系統(tǒng)整線集成化、控制指令下行同步化、現(xiàn)場信息上行并行化”，形成整線的執(zhí)行引擎，實物設備與所對應的虛擬模型進行虛實互動、指令與信息同步，形成一個支持實物設備連線的車間快速設計、規(guī)劃、裝配與測試平臺。

通過數字化的手段，將原先無法保存的專家經驗進行數字化，并提供了保存、復制、修改和轉移的能力。較于傳統(tǒng)的工業(yè)設計、制造和服務領域，經驗往往是一種模糊而很難把握的形態(tài)，很難將其作為精準判決的依據。

提到作為新基建的工業(yè)互聯(lián)網，首先要講的一個概念就是 “數字孿生Digital Twin” ，或者說數字雙胞胎、數字映像、機器數字雙胞胎。

數字孿生的概念最早由密歇根大學的Michael Grieves博士于2002年提出（最初的名稱為“Conceptual Ideal for PLM”），至今有超過15年的 歷史 。但直到工業(yè)互聯(lián)網的出現(xiàn)，數字孿生才真正得到了應用。

什么是數字孿生 數字孿生的官方解釋非常復雜：“數字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運行 歷史 等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的 全生命周期過程 。”

我們基于下面這張圖片來重新解讀一下數字孿生的概念：

基于該可視化界面，我們可以查看到 設備的運轉狀態(tài)和各種參數 ，同時可以通過該界面 對設備進行遠程操控 。那么我們可以認為基于以下可視化界面初步實現(xiàn)了該設備數字孿生的構建。

簡單來說，數字孿生就是將機器從物理世界映射到虛擬世界。那么這里面就存在了3個要素：

物理空間的實體產品、 虛擬空間的虛擬產品 、 物理空間和虛擬空間之間的數據和信息交互 。

數字化雙胞胎技術是將帶有三維數字模型的信息拓展到整個生命周期中的影像技術，最終實現(xiàn)虛擬與物理數據同步和一致，它不是讓虛擬世界做現(xiàn)在我們已經做到的事情，而是發(fā)現(xiàn)潛在問題、激發(fā)創(chuàng)新思維、不斷追求優(yōu)化進步――這才是數字孿生的目標所在。

數字孿生的構建會帶來什么價值 我們首先從我們的設備制造商來看一下。對于設備制造商，主要有兩類設備： 廠內設備 和 廠外設備 。廠內設備主要是我們的生產設備，廠外設備主要對應我們的工業(yè)產品。

通過對廠內設備的聯(lián)網，我們可以實現(xiàn) 生產線的智能運維 ，提升生產效率，降低運營成本。同時會帶來一些商業(yè)模式的創(chuàng)新，比如共享工廠、產業(yè)鏈協(xié)同等新模式的出現(xiàn)。

通過對廠外設備的聯(lián)網，我們可以實現(xiàn) 后市場的智能運營 ，提升服務質量，降低運營成本。數據的采集同時會輔助研發(fā)和營銷，提升我們的產品質量和二次銷售。當然，廠外設備聯(lián)網也會帶來一些新商業(yè)模式的突破，比如融資租賃、大數據保險、從賣產品到賣服務的轉變等。

數字孿生技術是制造企業(yè)邁向工業(yè)4.0戰(zhàn)略目標的關鍵技術 ，通過掌握產品信息及其生命周期過程的數字思路將所有階段（產品創(chuàng)意、設計、制造規(guī)劃、生產和使用）銜接起來，并連接到可以理解這些信息并對其做出反應的生產智能設備。

智能制造體系中的設備數字孿生 工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展為我們帶來了更多的選擇，下面我們就 基于SaaS化的工業(yè)可視化工具――云視界 ，為大家分享一下如何構建設備的數字孿生。

以設備制造商（OEM）為例，“數字孿生”的構建步驟如下：

1、設備接 入 ：根云平臺覆蓋95%主流工業(yè)控制器，支持400+種工業(yè)協(xié)議，適配100%國際通用硬件接口。在廠內SCADA、MES等生產系統(tǒng)接入，和廠外設備控制器接入，以及啞設備接入方面均有成熟案例。

2、平臺配置 ：根云平臺輕松配置設備數據、報警規(guī)則，實現(xiàn)設備數字映射。

3、畫面搭建 ：根云視界作為一款專注于工業(yè)領域企業(yè)生產、經營和政府監(jiān)管的可視化工具，通過托拉拽的方式即可快速配置可視化界面。同時提供豐富的模板庫、素材庫和組件庫，更有工業(yè)專屬組件。

4、關聯(lián)數據 ：根云視界深度融合根云平臺IoT數據，無需任何開發(fā)，輕松實現(xiàn)數據配置、物模型匹配、設備動效、指令控制等。

5、一鍵發(fā)布 ：根云視界支持一鍵發(fā)布，手機、Pad、PC、大屏幕同步自適應，并可輕松集成至APP、小程序、web等各類第三方平臺。

根云視界目前已服務客戶150+，案例覆蓋13個工業(yè)場景，37個細分行業(yè)。現(xiàn)工具開通 免費試用 ，可登陸云視界官網申請注冊。

轉載自【根云視界】~