数字孪生投影未来

发表时间：2020-09-08 08:50

‍‍‍‍‍‍‍ 数字孪生(Digital twin)思想最早是由密歇根大学的Michael Grieves教授提出，他将这种概念命名为“信息镜像模型”(Information Mirroring Model)，而后演变为“数字孪生”这一术语。所以数字孪生也被称为数字双胞胎和数字化映射。

数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。为了便于数字孪生的理解，庄存波等提出了数字孪生体的概念，认为数字孪生是采用信息技术对物理实体的组成、特征、功能和性能进行数字化定义和建模的过程。数字孪生体是指在计算机虚拟空间存在的与物理实体完全等价的信息模型，可以基于数字孪生体对物理实体进行仿真分析和优化。简单来说，数字孪生就是在一个设备或系统的基础上，创造一个数字版的“克隆体”，数字孪生最为重要的启发意义在于它实现了现实物理系统向赛博空间数字化模型的反馈。这是一次工业领域中逆向思维的壮举。

讲了这么多，数字孪生技术到底会如何影响工业4.0的发展？它到底能给传统制造业带来哪些好处？

采用数字孪生技术，通过对运行数据进行连续采集和智能分析，可以预测维护工作的最佳时间点，同时也可以提供故障点和故障概率的参考，作为整个维护周期的参考依据；数字孪生给工业制造带来了显而易见的效率提升和成本下降，使得几乎所有的工业巨头趋之若鹜。简而言之，数字孪生既起源于工业制造领域，工业制造也是数字孪生技术应用的主要战场。‍‍‍‍

运用数字孪生技术，对起重机搬运流水线进行数字化建模，在虚拟电子空间创建完整映射，通过对起重机的属性和状态（包括形状、位置、姿态、运动轨迹）等进行精确拷贝，利用5G通讯技术将详细参数实时传输给现实中的物理对象，对每一个指令和动作的数据记录进行分析，生产者可以更好地对起重机的运行过程进行全面的监测与诊断，从而及时进行调整，优化生产性能，大幅提高生产效率。

同时，针对核环境下物料搬运与精密操纵设备的实际使用要求，利用数字孪生技术搭建虚拟操作环境，达到无人操作、远程操作、无干扰运行的状态，很好地兼顾了放射性环境中对于设备操作与设备安全性的特殊要求，在为客户进行核环境整体搬运方案设计时，可以采取更加便利完善的方法，更好地服务于客户的需求。

利用数字孪生技术，我们的智能仓储与分拣系统可以为客户构建完整的虚拟3D仓储模型，并利用实时操作的特性，达成可视化的精密操作要求，并对整体物料存储形成直观的虚拟空间定位，从而让客户更便捷的监视与管理物料的存取，更快速地修改分拣与搬运策略，大幅缩短运行与操作时间。

在可遇见的未来，利用数字孪生技术建立带有回路反馈的真正的产品全生命周期管理模型(PLM)，并在产品生命周期内保证数字与物理世界的协调一致，使用各种基于数字化模型的仿真、分析、数据积累与挖掘，甚至人工智能，达成产品制造过程实质上的精益与完善，同时简化控制系统与操作复杂性，增加产品实际生产效率，这便是数字孪生技术对于智能制造的意义所在。