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数字孪生与智能制造,数字孪生什么意思,数字孪生技术概念

时间:2023-06-18

一,数字孪生技术概念

基于数字孪生技术平台,城市可以在元宇宙中建立自己的数字孪生,现实中的街道、建筑物、交通设施都一一复现在其中,自动驾驶的汽车完全可以用数字孪生发展城市来进行实地的导航。商场可以建立自己的数字孪生,店铺、衣服、鞋子均可以通过数字孪生实时地显示在数字商场中,人们懒得去实地逛街的话,完全可以派自己的数字孪生去数字商场逛一番,反正试穿数字鞋子的感受,可以通过传感器传递到自己的脚上。听起来是不是很爽?数字孪生公司排行榜有哪些?数字双胞胎企业排行榜,北京智汇云舟科技有限公司 是引领基于三维地理信息虚拟场景视频融合技术研发数字孪生可视化应用的高新技术企业。

数字孪生可视化技术

数字孪生,指的是对物理世界一一映射、协同交互、智能操控的虚拟世界,综合运用智能感知、计算、建模等信息技术,构建数字孪生高速公路[1]。基于数字孪生解决方案的智慧高速资产管理关键技术,是运用智慧高速基础设施数字化、车路协同、路网运行数据汇集等关键技术,为运行监测、智慧养护、应急指挥、信息服务等核心业务,提供一套“数据全融合、状态全可视、业务全可管、事件全可控”的数字孪生智慧高速框架体系。北京智汇云舟科技有限公司是国家级和中关村双高新技术企业,背靠中科院、清华、北航等权威科研院所的前沿科研成果,利用3DGIS+视频融合+时空位置智能(LI)技术首创“实景数字孪生”

二,数字孪生技术的应用

综合应用云计算、互联网+和地理信息系统等科学手段,建设深圳市海绵城市规划设计、工程建设、运营管理的智慧化管理平台,实现智慧化、系统化、科学化、精细化管理,全面提高深圳市海绵城市建设和管理水平,为 2020 年乃至 2030 年深圳市海绵城市建设过程及后 期运营考核业务管理提供基础数据和科学管理模式。

数字孪生可视化平台

伴随这项技术的普及应用,“数字孪生”这个目前听起来仍稍显生涩难懂的概念,可能很快将成为人们耳熟能详的科技热词。

数字孪生,是以数字化方式为物理对象创建的虚拟模型,来模拟其在现实环境中的行为。通过搭建整合制造流程的数字孪生可视化平台生产系统,能实现从产品设计、生产计划到制造执行的全过程数字化,将产品创新、制造效率和有效性水平提升至一个新的高度。

数字孪生可视化交互平台

三,什么是数字孪生技术

数字孪生从虚拟制造、数字样机等技术上发展而来,原本是美国军方在航天系统研究中提出来的,现在已经拓展到智能制造、预测设备故障以及改进产品等多个领域。

建立数字孪生的初衷,是为了描述产品设计者对一类产品的理想定义,用于指导产品的制造、功能分析、性能推测等。产品在制造中由于加工、装配误差等因素,使得真实情况与数字孪生长时间不能保持完全一致,其有效性受到了明显限制。

随着物联技术的发展,利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多科学、多物理量、多尺度的仿真过程越来越精确。以飞行器为例,将物理世界的参数,通过传感器重新反馈到数字世界,完成仿真验证和动态调整已经成为可能。

数字孪生可视化-三维实景融合

四,数字孪生可视化技术现状

一些嗅觉敏锐的工厂及生产线引入数字孪生,在没有建造之前,对工厂进行仿真和模拟,并将真实参数传给实际的工厂建设,有效减少误差和风险。待厂房和生产线建成之后,日常的运行和维护通过数字孪生进行交互,能够迅速找出问题所在,提高工作效率。

Digital Twin一词由美国密歇根大学的迈克尔·格里菲斯教授,于2003年在他所讲授的产品生命周期管理课程上引入,并且于2014年在其所撰写的白皮书中进行了详细的阐述。

美国国防部、PTC公司、西门子公司、达索公司等都在2014年接受了“Digital Twin”这个术语,并开始在市场宣传中使用。

制造业巨头已经布局

已经有不少电气行业的知名企业着手布局数字孪生,其中包括美国通用电气(GE)。

美国通用电气董事长兼首席执行官杰夫·伊梅尔特曾在一篇文章中指出,工业+软件所能产生的巨大能量会将泡沫化为现实,工业互联网将为工业世界带来更大的改变,其中一项重要的技术,就是数字孪生。

伊梅尔特指出,现代制造业依靠机器来驱动、治疗、构建、载运,推动世界前进,而软件将使机器变得更智能、强大。每个引擎、每个涡轮、每台核磁共振,我们都可以为它们创造一个数字孪生模型。通过为这些物理设备提供数字化模型,这些机器得以快速调校和持续升级,从而始终保持良好状态,强化功能,提升可靠性和适应性,创造更多价值。

“从飞机引擎、发电厂到风力涡轮机,软件技术和机器正在融合,这为新一波创新浪潮打下基础。工业与软件结合带来的经济和环境效益,将超越你的想象。”伊梅尔特认为。

德国西门子公司也在推进包括数字孪生在内的数字化业务,数字孪生已经被应用在了西门子工业设备Nanobox PC的生产流程里。西门子工业软件大中华区DER总经理戚锋博士在去年的一个论坛上表示,数字孪生不仅指产品的数字化,更包含工厂本身和工艺流程及设备的数字化。“数字化双胞胎的实行是虚拟与现实相互促进的过程,谁驾驭了这个过程,谁就将占领市场先机。”戚锋指出,数字孪生不是要让虚拟世界做现在我们已经做到的事情,而是要发现潜在问题、激发创新思维、不断追求优化进步,这才是数字孪生的目标所在。

预测设计质量和制造过程

企业生产的传统模式中,完成设计后,必须先制造出部分关键零部件,以方便团队对设计进行质量和可行性评估。利用数字孪生,可以直接预测产品的成品质量,识别设计是否存在缺陷,如零部件之间的互相干扰,设计是否符合相关规格等。

在一些复杂工业产品的制造过程中,要站在全局考虑每个环节是否协调,进行完善的前期规划。每个环节由设计人员和制造人员基于不同的系统独立工作,设计人员把产品设计交给制造部门,容易导致设计信息的流失,制造人员很难准确理解设计人员的意图,增加出错的几率。利用数字孪生,所需制造的产品、制造的方式、资源以及地点等各个方面进行系统规划,实现设计人员和制造人员的协同。一旦发生设计变更,可以在数字孪生中方便地更新制造过程,包括更新面向制造的物料清单,创建新的工序,为工序分配新的操作人员,在此基础上进一步将完成各项任务所需的时间以及所有不同的工序整合在一起,进行分析和规划,直到产生满意制造过程方案。

五,数字孪生的发展

如果制造系统中所有流程都准确无误,生产便可以顺利开展。但万一生产进展不顺利,由于整个过程非常复杂,制造环节出现问题并影响到产出的时候,很难迅速找出问题所在。针对这种情况,可以在数字孪生 工厂解决方案中对不同的生产策略进行模拟仿真和评估,结合大数据分析和统计学技术,快速找出有空当时间的工序。调整策略后再模拟仿真整个生产系统的绩效,进一步优化实现所有资源利用率的最大化,确保所有工序上的所有人都尽其所能,实现盈利能力的最大化。

首先要改变的是想法, 未来的智能产品,将分为两个,一个是实体,一个是实体的数字孪生体。智能可以在产品的实体中,也可以放到数字孪生体上去。实体与孪生体之间,采用物联的手段。在孪生体这边,除了产品档案,更多的是使用和维护的方法,还可以附加更多功能。

数字孪生对产品使用有重大颠覆作用,如家电行业中的“智能家”框架体系。消费者买来空调、冰箱、电饭锅,只需要把家电产品的实体和产品的数字孪生体进行物联,无论消费者在客厅、卧室还是厨房,操作数字孪生体就能实时控制空调、冰箱、电饭锅等。与数码产品遥控器不同的是,数字孪生体除了操作家电产品,还能实时了解它们的工作状态,零部件的运作情况,方便今后的维修与使用。

为了实现卓越的制造,必须清楚了解生产规划以及执行情况。企业经常抱怨难以确保规划和执行都准确无误,并满足所有设计需求,这是因为如何在规划与执行之间实现关联,如何将在生产环节收集到的有效信息反馈至产品设计环节,是一个很大的挑战。

有专家表示,数字孪生可视化技术能帮助企业设计和制造出色的产品,此外意义更深远的是,数字孪生模型能持续积累产品设计和制造相关知识,不断实现重用和改进。但是企业想要引入孪生来改进设计和制造,首先要改变的是想法,并有建立全新业务模式的思想准备。

随着数字中国国家战略的快速推进,高校数字校园建设已经进入2.0时代。

数字孪生可视化发展前景和现状

如何充分把握这个历史性机遇,将“互联网+校园”的理念应用于数字校园建设,实现人工智能、大数据、物联网、云计算、区块链等前沿技术与高校业务场景深度融合,更有效地整合校园全要素实现服务的创新成为高校决策者无法忽视的重要问题。

北京智汇云舟科技有限公司是国家级和中关村双高新技术企业,背靠中科院、清华、北航等权威科研院所的前沿科研成果,利用3DGIS+视频融合+时空位置智能(LI)技术首创“实景数字孪生”,参与多项国家级重点项目建设,在数字乡村、军工、轨道交通、应急、智慧城市/智慧园区等领域积累了丰富实施经验与实践结果。以多种信息技术为管理手段、实现多域间资源及其业务的融合和共享;实现无所不在的信息服务综合化,网络化和智慧化,打造服务的汇聚化和精准化,创造新的教育和工作模式,创建新型的学习环境、提高管理决策的科学化水平,构建完整统一、技术先进,覆盖全面、高效稳定、安全可靠的智慧校园。

虽然数字孪生这一概念得到了业界近乎疯狂的追捧,但令人惊讶的是,数字孪生这一概念在其诞生后近20年的时间里,在内涵上却远远没有达成一致。随着数字化浪潮的不断推进,人们赋予数字孪生的内涵,差异却反而不断扩大,无论是在国内还是在国外。

六,数字孪生的关键技术

一个奇特的现象是,到目前为止,在各种场合,行业内的专业人士可以告诉你,数字孪生是什么,但却没有人明确告诉你什么不是数字孪生。比如我们常见的ERP、MES等是数字孪生吗?还有一个值得关注的事情是,相关人士大谈特谈数字孪生的神奇妙用,但却没有明确数字孪生发挥作用的运作机理是什么?如果说数字孪生是一项通用的技术,那么,数字孪生自身特有的技术是什么?与现有的各种数字化技术的关系是什么?是否是对已有数字化技术的取代或革命?

另一个事实是,专业人士给出的数字孪生的案例或应用场景,绝大多数(很可能是全部)采用的都是已有的数字化技术,似乎没有数字孪生,也不影响其实用效果。那么数字孪生的价值何在?

数字孪生,已成为人们追求的时尚标签,商家获利的工具。数字孪生成为了人见人爱,人人可娶,人人可欺的美丽少女。

那么,数字孪生究竟是什么?是一种技术?还是一种思想,方法,或应用模式?这值得我们深入探讨。为什么从概念提出时的冷遇,到当下火热追捧,中间经过了漫长的十余年时间?需要我们认真总结!

非常有意思的是,业内就连火热的数字孪生这一概念的起源,也存在着一定的争议。本系列文章,就从探讨数字孪生的起源,开启痛苦的思考之旅。方法是通过回顾历史事实,由读者自行得出结论。

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