安徽工業(yè)數(shù)字孿生制作

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2021-08-30

2002年一位大學(xué)教授在發(fā)表的一篇文章中提出了數(shù)字孿生概念,他認(rèn)為通過(guò)物理設(shè)備的數(shù)據(jù),可以在虛擬(信息)空間構(gòu)建一個(gè)可以表征該物理設(shè)備的虛擬實(shí)體和子系統(tǒng),并且這種聯(lián)系不是單向和靜態(tài)的,而是在整個(gè)產(chǎn)品的生命周期中都聯(lián)系在一起。 顯然,這個(gè)概念不只指的是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段,而延展至生產(chǎn)制造和服務(wù)階段,但是由于當(dāng)時(shí)的數(shù)字化手段有限,因此數(shù)字孿生的概念也只是停留在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段,通過(guò)數(shù)字模型來(lái)表征物理設(shè)備的原型。 在那之后,數(shù)字孿生的概念逐步擴(kuò)展到了模擬仿真、虛擬裝配和3D打印這些領(lǐng)域,而到了2014年以后,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展,更多的工業(yè)產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備具備了智能的特征,而數(shù)字孿生也逐步擴(kuò)展到了包括制造和服務(wù)在內(nèi)的完整的產(chǎn)品周期階段,并不斷豐富著數(shù)字孿生的形態(tài)和概念。對(duì)于已經(jīng)使用數(shù)字孿生技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)公司而言,數(shù)字孿生是數(shù)字化進(jìn)程的下一步。安徽工業(yè)數(shù)字孿生制作

數(shù)字孿生()已經(jīng)走過(guò)了幾十年的發(fā)展歷程,只不過(guò)以前沒(méi)有這樣命名,而是發(fā)展到了一定階段,人們意識(shí)到應(yīng)該給這種綜合化的技術(shù)起一個(gè)更確切的名字。 本文論述的數(shù)字孿生有兩層意思,一是指物理實(shí)體與其數(shù)字虛體之間的精確映射的孿生關(guān)系;二是將具有孿生關(guān)系的物理實(shí)體、數(shù)字虛體分別稱(chēng)作物理孿生體、數(shù)字孿生體。默認(rèn)情況下,數(shù)字孿生亦指數(shù)字孿生體。 數(shù)字孿生是客觀世界中的物化事物及其發(fā)展規(guī)律被軟件定義后的一種結(jié)果。豐富的工業(yè)軟件內(nèi)涵以及強(qiáng)大的軟件定義效果,讓數(shù)字孿生的研究在國(guó)內(nèi)外呈現(xiàn)出百花齊放的態(tài)勢(shì)。作者認(rèn)為數(shù)字孿生與計(jì)算機(jī)輔助(CAX)軟件(尤其是廣義仿真軟件)以及數(shù)據(jù)采集/分析的發(fā)展關(guān)系十分密切。遼寧工廠數(shù)字孿生技術(shù)數(shù)字孿生在建筑過(guò)程應(yīng)用比較普遍,尤其是現(xiàn)在建筑行業(yè)都在想數(shù)據(jù)方向發(fā)展。

數(shù)字孿生()與Digital Thread: 依靠Digital Thread,所有數(shù)據(jù)模型都能夠雙向溝通,因此真實(shí)物理產(chǎn)品的狀態(tài)和參數(shù)將通過(guò)與智能生產(chǎn)系統(tǒng)集成的賽博物理系統(tǒng)CPS向數(shù)字化模型反饋,致使生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化模型保持一致,從而能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)的當(dāng)前及未來(lái)的功能和性能。而裝備在運(yùn)行的過(guò)程中,又通過(guò)將不斷增加的傳感器、機(jī)器的聯(lián)接而收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋利用,可以將后期產(chǎn)品生產(chǎn)制造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需求融入到早期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中,形成設(shè)計(jì)改進(jìn)的智能閉環(huán)。然而,并不是建立了全機(jī)有限元模型,就有了數(shù)字孿生,那只是問(wèn)題的一個(gè)角度;必須在生產(chǎn)中把所有真實(shí)制造尺寸反饋回模型,再用PHM(健康預(yù)測(cè)管理)實(shí)時(shí)搜集飛機(jī)實(shí)際受力情況,反饋回模型,才有可能成為。

數(shù)字孿生與Digital Thread: 簡(jiǎn)單說(shuō),Digital Thread貫穿了整個(gè)產(chǎn)品生命周期,尤其是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)維的無(wú)縫集成;而更像是智能產(chǎn)品的概念,它強(qiáng)調(diào)的是從產(chǎn)品運(yùn)維到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的回饋。它是物理產(chǎn)品的數(shù)字化影子,通過(guò)與外界傳感器的集成,反映對(duì)象從微觀到宏觀的所有特性,展示產(chǎn)品的生命周期的演進(jìn)過(guò)程。當(dāng)然,不止產(chǎn)品,生產(chǎn)產(chǎn)品的系統(tǒng)(生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線)和使用維護(hù)中的系統(tǒng)也要按需建立。 在航太領(lǐng)域和工業(yè)界,較早開(kāi)始使用數(shù)字孿生術(shù)語(yǔ)。2009年美國(guó)空軍實(shí)驗(yàn)室提出了“機(jī)身數(shù)字孿生(Airframe )”的概念。2010年NASA也開(kāi)始在技術(shù)路線圖中使用“數(shù)字孿生()”術(shù)語(yǔ)。在產(chǎn)品制造過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),可以基于數(shù)字孿生對(duì)生產(chǎn)策略進(jìn)行分析,再基于優(yōu)化后的生產(chǎn)策略進(jìn)行生產(chǎn)。

美國(guó)較早提出利用術(shù),用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型,并通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步,這樣每次飛行后,根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過(guò)往載荷,及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修,能否承受下次的任務(wù)載荷等。 數(shù)字孿生,有時(shí)候也用來(lái)指代將一個(gè)工廠的廠房及產(chǎn)線,在沒(méi)有建造之前,就完成數(shù)字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對(duì)工廠進(jìn)行仿真和模擬,并將真實(shí)參數(shù)傳給實(shí)際的工廠建設(shè)。而工房和產(chǎn)線建成之后,在日常的運(yùn)維中二者繼續(xù)進(jìn)行信息交互。值得注意的是:不是構(gòu)型管理的工具,不是制成品的3D尺寸模型,不是制成品的MBD定義。數(shù)字孿生技術(shù)值得深入探索。遼寧工廠數(shù)字孿生技術(shù)

Digital Twin是與Digital Thread,既相互關(guān)聯(lián),又有所區(qū)別的一個(gè)概念。安徽工業(yè)數(shù)字孿生制作

數(shù)字孿生需要考慮的特殊對(duì)應(yīng)模式: 在一些特殊場(chǎng)景中,數(shù)字孿生還存在“一對(duì)少”“少對(duì)一”“一對(duì)零”“零對(duì)一”的特殊對(duì)應(yīng)模式: “一對(duì)少”——一個(gè)物理實(shí)體對(duì)應(yīng)一個(gè)高度抽象的數(shù)字虛體(例如一輛高鐵在調(diào)度上對(duì)應(yīng)一個(gè)高度簡(jiǎn)化的數(shù)字化線框模型); “少對(duì)一”——以一部分物理實(shí)體對(duì)應(yīng)一個(gè)完整數(shù)字虛體(例如一個(gè)齒輪副對(duì)應(yīng)一個(gè)減速箱的“三維CAD模型+力學(xué)載荷模型”); “一對(duì)零”——因?yàn)椴恢湟?guī)律、缺乏機(jī)理模型導(dǎo)致某些已知物理實(shí)體沒(méi)有對(duì)應(yīng)的數(shù)字虛體(例如暗物質(zhì)、氣候變化規(guī)律等); “零對(duì)一”——人類(lèi)憑想象和創(chuàng)意在數(shù)字空間創(chuàng)造的“數(shù)字虛體”,現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有與其對(duì)應(yīng)的“物理實(shí)體”(例如數(shù)字創(chuàng)意中的各種形象)。安徽工業(yè)數(shù)字孿生制作

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