数字孪生体技术在制造业中的快速发展和应用,不仅改变了制造企业的传统生产方式,也推动企业管理模式、组织形态的重构。
数字孪生体技术在制造业发展应用过程中主要体现了如下特点:
一是镜像
在产品甚至是生产线和工厂正式制造、建造之前,就可以通过数字化设计、模拟和出实体,输出3D、全息影像等形式的设计图纸和制造手册。分析过程形成了完整的产品数字化虚拟档案,不仅仅包括产品的结构和功能,还包括了材料、工艺和流程,是制造材料、制造过程、制造结果三位一体的数字化信息集成,不仅仅是制造现状的描述和记录,还可以实现质量问题源头的追溯,例如某个电容是用在哪块电路板,还可以实现情景再现,例如模拟微型涡喷发动机的生产工艺流程规范是否科学以及运行效果是否达标等。
二是动态映射
传统的数字化制造技术主要停留在镜像阶段,没有实现制造过程中以及投入使用后,徐州数字孪生,实体与虚体之间的数据交互。随着IoT技术的深入,通过实时智能传感和监测,可以到制造实体变化的动态信息,及时反馈到孪生虚体中进行记录和修正,通过计算和验证,降低风险减少误差,数字孪生应用,通过动态调整、虚实同步,实现产品全生命周期的相互孪生、共同成长。
三是质量预测
通过产品全生命周期大数据的积累和机器深度自主学习等技术的应用,及时发现制造环节和使用环节的错误和痛点,在孪生虚拟体上进行调整和验证,有效评估和提升产品质量管理水平,降低企业研发成本和生产成本。
数字孪生提供数字信息以及可视化信息,帮助设计师、建筑师、工程师和其他相关利益方以的方式直观了解各种结构。通过使用数字孪生,传统分析方法难以辨别的模式可以清晰显现,让你对于如何提洞若观火。
以城市规划为例,如果获得对交通模式的鸟瞰图以及到毫秒的车流变化和交通信号灯数据,就可以帮助城市规划人员分析交通模式,三维数字孪生,确定在哪些位置添加新的信号灯或改变现有信号灯的切换时机。这样的数字孪生还可以帮助他们判断添加新购物中心或办公楼的可行性,或者新增一条高速公路出口匝道是否能缓解市中心的拥堵。
对于无人驾驶汽车,可以将来自传感器的数据与车辆的速度、制动、启动和转弯数据相结合,应用于3D模型,从而了解车辆任何时候的动态。可以将视角拉近到仪表盘,查看那里的视野,也可以在车辆运动时获得不断变化的实时数据指标。使用数字孪生,工程师可以获得单靠数据流送难以把握的深刻见解。
通过工厂的数字孪生,你可能会注意到,如果把某些原材料或机器人放置在离特定机器更近的地方,可以大大缩短生产时间。
简而言之,数字孪生提供了通过监视与分析资产、工艺和工作流程来节省时间与金钱的途径。
智慧城市除了工业制造之外,数字孪生和5G、智慧城市也有非常密切的关系。我们知道,5G将开启“万物互联”的时代,它使得人类的连接技术到了的高度。未来,在5G的支持下,云和端之间可以建立更紧密的连接。这也就意味着,更多的数据将被采集并集中在一起。这些数据,可以帮助构建更强大的数字孪生体。例如,一个数字孪生城市。
如今,我们的城市布满了各种各样的传感器、摄像头。借助包括5G在内的物联网技术,这些终端采集的数据可以更快地被提取出来。
在数字孪生城市中,基础设施(水、电、气、交通等)的运行状态,市政资源(警力、、消防等)的调配情况,都会通过传感器、摄像头、数字化子系统采集出来,并通过包括5G在内的物联网技术传递到云端。
城市的管理者,基于这些数据,以及城市模型,构建数字孪生体,从而更地管理城市。
相比于工业制造的“产品生命周期”,城市的“生命周期”更长,数字孪生带来的回报更大。当然,城市数字孪生的部署难度也更大。
事实上,印度海德拉巴、新加坡,数字孪生工厂,还有我们中国的深圳、雄安,都已经在做这方面的摸索和尝试。大量的投资,正在涌向“智慧城市 数字孪生”的应用场景。
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