近几年,数字孪生炙手可热,正成为人类解构、描述和认识真实世界和虚拟世界的新型工具。从发展态势来看,数字孪生不仅是信息技术发展的新焦点,还是众多工业企业业务布局的新方向。作为改变未来世界的热门技术之一,数字孪生正从概念阶段走向实际应用阶段,驱动制造企业进入数字化和智能化时代。
但是很多人搞不懂什么是数字孪生,到底有什么优势,今天我们就来科普以下数字孪生技术。
数字孪生(Digital Twin),是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。在工业企业自动化、信息化和数字化应用达到一定程度以后,在向工业4.0迈进的过程中,将现实世界的生产加工过程与虚拟世界中CAD、PLM等系统之间,实现彼此映射、控制的一种数据应用模式。
可能这个解释太过于专业化,那我们再简单点说,把真实世界的物体投射到数字世界中,形成孪生体,用以观测、甚至预测该物体的发展,这就是数字孪生。
举一些生活中的例子,在文学与娱乐界,人们用软件来模仿和增强人的体验方式,例如:用电子书来模仿纸质书、用电子音乐来模仿现场音乐、用电子琴软件来弹琴、、用卡通软件来模仿漫画、用动漫软件来模仿动画影片、用游戏软件来模仿各种真实游戏;
在工业界,人们用软件来模仿和增强人的行为方式,例如,计算机绘图软件最早模仿的是人在纸面上作画的行为。人机交互技术发展成熟后,以下模仿行为开始出现:用CAD软件模仿产品的结构与外观、用CAE软件模仿产品在各种物理场情况下的力学性能、用CAM软件模仿零部件和夹具在加工过程中的刀轨情况、用CAPP软件模仿工艺过程CAT软件模仿产品的测量/测试过程、用OA软件模仿行政事务的管理过程、用MES软件模仿车间生产的管理过程。
数字孪生早期应用于高精密的工业制造业领域,但是后来人们发现,不仅是制造业领域,数字孪生还可以拓展到智慧城市。“数字孪生城市”在智慧园区、城市规划、高精度自动驾驶等三大典型应用场景上有着独特的优势。
未来随着智慧城市的深入开展,将有更多的垂直领域开发为“城市大脑”。
比如医疗行业的健康大脑可以在城市医院、疾控系统、社保中心、药店等系统中进行数据互通,从而可以及时分析判断城市中市民的健康状况,提出城市的健康发展政策和进行重大传染疾病应急指挥。
城市生态大脑可以对城市环境传感器终端、卫星数据、气象数据、环境监测数据进行综合判断,并分析城市的生态质量,例如通过复杂科学管理手段分析环境生态数据可以预判雨季城市内涝点和进行灾情防备。
城市舆情大脑可以实时分析城市内发生的公共事件的群体反应现状,并及时采取应急措施。
在新基建的浪潮之下,新型智慧城市建设迎来新的发展机遇,无疑也将加快数字孪生在智慧城市建设的应用速度。