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智慧園區(qū)(樓宇)

  雖然數(shù)字孿生的概念早在2002年就已提出,但是在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域才有所見效。


  今天,它對(duì)業(yè)務(wù)至關(guān)重要,被評(píng)為Gartner2017年十大戰(zhàn)略技術(shù)趨勢(shì)之一。


  然而,我們對(duì)這個(gè)數(shù)字孿生并不是很熟悉,數(shù)字孿生究竟何許人也?


什么是數(shù)字孿生?


  數(shù)字孿生,是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù),集成多學(xué)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(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。


  其實(shí),簡(jiǎn)單來說數(shù)字孿生就是一個(gè)設(shè)備或一個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造一數(shù)字版的“克隆體”。


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  這個(gè)“克隆體”,也被稱為“數(shù)字孿生體”。


  它被創(chuàng)建在信息化平臺(tái)上,是虛擬的。也許你會(huì)說,這不就是電腦上的設(shè)計(jì)圖紙嘛?CAD搞搞不就有了?


  其實(shí)不然,相比于設(shè)計(jì)圖紙,數(shù)字孿生體最大的特點(diǎn)在于:它是對(duì)實(shí)體對(duì)象(姑且就稱為“本體”吧)的動(dòng)態(tài)仿真。


  也就是說,數(shù)字孿生體是會(huì)“動(dòng)”的。而且,數(shù)字孿生體不是隨便亂“動(dòng)”。它“動(dòng)”的依據(jù),來自本體的物理設(shè)計(jì)模型,還有本體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù),以及本體運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。


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  說白了,本體的實(shí)時(shí)狀態(tài),還有外界環(huán)境條件,都會(huì)復(fù)現(xiàn)到“孿生體”身上。


  如果需要做系統(tǒng)設(shè)計(jì)改動(dòng),或者想要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應(yīng),工程師們可以在孿生體上進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”。這樣一來,既避免了對(duì)本體的影響,也可以提高效率、節(jié)約成本。


  除了“會(huì)動(dòng)”之外,理解數(shù)字孿生還需要記住三個(gè)關(guān)鍵詞,分別是“全生命周期”、“實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)”、“雙向”。


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  數(shù)字孿生是源自工業(yè)界的概念。在工業(yè)制造領(lǐng)域,有一個(gè)詞叫做“產(chǎn)品生命周期管理(PLM)”,相信很多人都聽說過。


  全生命周期,是指數(shù)字孿生可以貫穿產(chǎn)品包括設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造、服務(wù)、維護(hù)乃至報(bào)廢回收的整個(gè)周期。它并不僅限于幫助企業(yè)把產(chǎn)品更好地造出來,還包括幫助用戶更好地使用產(chǎn)品。


  而實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí),是指本體和孿生體之間,可以建立全面的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系。兩者并不是完全獨(dú)立的,映射關(guān)系也具備一定的實(shí)時(shí)性。


  雙向,是指本體和孿生體之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)可以是雙向的。并不是只能本體向?qū)\生體輸出數(shù)據(jù),孿生體也可以向本體反饋信息。企業(yè)可以根據(jù)孿生體反饋的信息,對(duì)本體采取進(jìn)一步的行動(dòng)和干預(yù)。


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數(shù)字孿生是如何工作的?


  數(shù)字孿生是現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界之間的橋梁。使用傳感器收集有關(guān)實(shí)時(shí)狀態(tài)、工作情況或位置數(shù)據(jù),通過智能組件與物理設(shè)備集成在一起。


  組件連接到基于云的系統(tǒng),由系統(tǒng)接收并處理傳感器監(jiān)控的所有數(shù)據(jù),根據(jù)業(yè)務(wù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在虛擬環(huán)境中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),尋找機(jī)會(huì),并將其應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界,最終改變您的業(yè)務(wù)。


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數(shù)字孿生的價(jià)值


  工業(yè)上:數(shù)字孿生能夠有效提升產(chǎn)品的可靠性和可用性,同時(shí)降低產(chǎn)品研發(fā)和制造風(fēng)險(xiǎn)。


  智慧城市:在5G的支持下,云和端之間可以建立更緊密的連接。城市的管理者,可以通過這些數(shù)據(jù),以及城市模型,構(gòu)建數(shù)字孿生體,從而更高效地管理城市。


  c基建工程也是數(shù)字孿生的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。我們?cè)谛藿ǜ咚俟?、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施前,完成對(duì)工程的數(shù)字化建模,然后在虛擬的數(shù)字空間對(duì)工程進(jìn)行仿真和模擬,評(píng)估工程的結(jié)構(gòu)和承受能力,還可以導(dǎo)入流量數(shù)據(jù),評(píng)估工程是否可以滿足投入使用后的需求。在工程交付之后,還可以在維護(hù)階段評(píng)估工程是否可以承擔(dān)特殊情況的壓力。以及監(jiān)測(cè)可能出現(xiàn)的事故隱患。


  總而言之,數(shù)字孿生是一項(xiàng)非常有潛力的前沿技術(shù),會(huì)給企業(yè)帶來豐厚的價(jià)值回報(bào)。也正因?yàn)槿绱?,很多投資機(jī)構(gòu)趁機(jī)熱炒數(shù)字孿生的概念,也有很多企業(yè)迫不及待想要擁抱數(shù)字孿生。


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