圆欣智能-聚焦军工仿真、智能制造的数字孪生
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什么是数字孪生

发表时间:2022-05-29 20:36作者:圆欣智能




数字孪生技术


数字孪生的起源与发展


    21世纪初,美国密歇根大学Michael Grieves教授提出了一种称为“PLM概念理想”用于现实产品生命周期管理的概念模型,并随后在他的文章中定义为“信息镜像模型”。这个概念虽然没有称作数字孪生,但是它具备了数字孪生的组成和功能,为数字孪生的提出打开了思想的闸门。

     2010年,“Digital Twin”在NASA的未来飞行器数字孪生范例技术报告中被正式提出,并定义为“集成了多物理量、多尺度、多概率的系统或飞行器仿真过程”。数字孪生技术开始引起研究人员和工程人员的广泛关注。


      近年来,数字孪生技术在工业界应用不断深入,其中GE将数字孪生技术应用于风电与发动机,西门子、Ansys、达索等著名工业企业也将数字孪生的应用领域逐步扩展。当前,在制造业数字化、网络化、智能化发展的大趋势下,数字孪生技术被Gartner选为2019年十大战略技术趋势之一,数字孪生技术逐步从萌芽起步期逐步走向发展期,正在从数字化产品的角度推动者社会变革。


      所以数字孪生是以数据与模型的集成融合,通过在数字空间实时构建物理对象的数字化映射,基于分析形成最佳综合决策,支持现实业务运行。


   而数字孪生的核心是业务仿真及协同交互,本质上是在人工决策基础上叠加AI、可视化、Iot等技术,提升协作沟通效果,实现全业务流程的闭环优化。



数字孪生的发展


数字孪生发展历史


      数字孪生近年的迅猛发展得益于物联网、大数据、云/边缘计算、人工智能等新一代信息技术的发展,也正是因为以上技术的发展和应用的不断深化,数字孪生进入了新发展阶段,正在成为业界创新应用的重点。其主要的支撑技术如下:

(1)物联网技术

      物联网是以感知技术和网络通信技术为主要手段,实现人机物的泛在连接,提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设施。随着物联网的不断健全和完善,数字孪生所需的各种数据的实时采集、处理得以保障。

在空间尺度上,由于物联网万物互联的属性,面向的对象由整个产业垂直细分至较小粒度的物理实体。

    在时间尺度上,由于物联网实时性的提升,使得不同时间粒度的数据交互为可能。以上使得数字孪生正在变得更加多样化和复杂化,使得数字世界和物理世界能够在物联网的支持下进行时间和空间上细粒度的虚实交互,以支撑不同尺度的应用。

(2)大数据

     数据是数字孪生系统动态运行的最重要的驱动力量。随着数据时代的到来,大数据分析应运而生。通过体现大数据海量、异构、高速、可变性、真实性、复杂性和价值性等特征,大数据分析面向解决具体问题提出相应的算法和框架模型。

     对数字孪生系统而言,大数据分析为深度探索物理空间事物提供可能,而通过数据可视化,为数字孪生系统揭示物理实体的隐性信息提供有效工具。

(3)参数化机理模型建模技术

     物理实体的机理模型是数字孪生系统的骨架。近年来,不同领域混合多层次精准建模方法为数字孪生技术对物理世界真实描述提供了有利帮助。

     其综合复杂物理实体涉及的针对诸如机械、电气、液压、控制及具体行业特征进行综合建模能力,为数字孪生系统对物理实体的有机综合分析提供了有效技术;

     参数化建模方法为数字孪生实体机理模型对物理实体在时间维度上变化的映射,即模型的动态更新能力,提供了有效手段。军工中的数字化模型一般通过正向的推导计算形成的数学模型,用来支持地面测试及仿真,也有通过输入输出的飞行试验数据进行反向辨识,应该是人工智能神经算法模型的雏形 了。

  (4)人工智能技术

     数字孪生系统对工程应用的重要意义在于其智能分析和自主决策能力。人工智能的发展,可通过和传统的建模仿真分析技术结合,有效赋能数字孪生系统,使得数字孪生系统可针对过去、现在的状况进行综合智能分析并进行自主决策,对物理世界的变化进行准确判断和决策,对物理世界的活动进行智能化支撑。

(5)云/边缘协同计算技术

     数字孪生系统是庞大复杂的系统,然而其对物理世界的感知和决策支持往往具有时效性和个性化的特点。云/边缘协同计算技术,可有效地发挥云端强大的存储/计算能力和边缘端个性化实时感知和控制能力,为数字孪生系统的高效运行提供支撑。



圆欣智能在数字孪生中的聚焦


     

      圆欣智能主要聚焦军工仿真、智能制造业务的数字孪生,基于Web3D可视化+ 部分业务仿真+数据中台纷发机制。

      依托项目,形成内容库、模型库、仿真功能包、货架工业软件的产品矩阵。

      基于用户的业务模型,融合数据驱动显示,主要有以下几个优势:

1)可与企业自有平台无缝整合,轻松地与用户原有系统整合为一个功能全面的应用平台;

2)B/S架构,跨平台访问,可SAAS部署,支持打包成小程序/生成网页链接,基于用户的裂变传播;

3)基于H5的轻量化引擎,用户加载及交互体验极佳,实时交互体验性能优异;

4)基于Canvas的容器矢量画布,用户可脱离硬件分辨率的配置苦恼,提高全流程协同效率;






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