企业数字化转型已是大势所趋,数字孪生作为解决智能制造信息物理融合难题和践行智能制造理念与目标的关键技术,是推动数字产业化和产业数字化进程、促进数字经济发展的重要抓手。基于新一代信息技术的发展,目前已广泛应用于航空航天、制造、建筑、环保、能源等各个行业。
数字孪生是以数据连接特定物理实体或过程的数字化表达,并提供整个生命周期的集成视图,有助于优化整体性能。早在2010年,NASA发布的“建模、仿真、信息技术和过程”路线图中明确了数字孪生的发展愿景,之后实现了包括机身设计与维修、飞行器能力评估、故障预测等应用。
它具有互操作性、可扩展性、实时性、保真性、闭环性五大特点,其运用高性能计算、先进传感采集、数字仿真、智能数据分析、VR呈现等技术,可实现对目标对象的超现实呈现,呈现目标对象的实时状态监测、动态状态评估、健康管理、寿命预测及任务完成率分析等。
依托数字孪生技术,基于真实仿真模型实时物理数据计算和生产数据呈现,其适用于产品的设计、制造、营销、使用、维护各个环节。
通过虚拟仿真验证,可有效降低研发成本和调试周期,为创新提供了更多可能性;通过对产品的健康管理、远程诊断、故障预警,确保了良好的性能表现,延长了使用寿命;通过对虚拟模型的操作、装配和拆卸,能够广泛普及示教和技术培训,丰富教学手段,提高学习效率;通过数字营销,有助于灵活配置设计方案,满足客户定制化需求。
从整体来说,数字孪生利于实现产品可靠性增长,促进产品的迭代升级和成本与周期控制,促进远程协作提高工作效率,提升用户体验和服务增值,实现企业科学管理,辅助有效决策。
数字孪生工厂利用高精度模型不仅可以实现工厂全貌的可视性,为建筑节能管理提供了有力支撑,更与工艺流程、设备管理、生产运营等高度融合,对生产过程中的物料、设备、生产进度、环境等生产数据进行实时监控和虚拟现实同步控制。
通过基础数据分析与沉淀,以及机理模型、学习模型等不断深入,进行精准分析、推演、预测已逐步延伸至整个生产线,甚至是整个工厂。
运用“物联网+虚拟现实联动+大数据”打造数字孪生工厂,实现数据与场景串联可视化,挖掘深层次数据价值,利于促进资源调配、智能生产、透明化管理,提高安全生产管理效率。