數(shù)字孿生是什么意思

 

2002年12月3日，密歇根大學(xué)Michael Grieves教授在PLM中心啟動(dòng)會(huì)上，首次明確提出數(shù)字孿生這一概念，他稱(chēng)之為“PLM的一個(gè)理想化概念”，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)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。

 

數(shù)字孿生又稱(chēng)“數(shù)字雙胞胎”，是將工業(yè)產(chǎn)品、制造系統(tǒng)、城市等復(fù)雜物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、行為、功能和性能映射到數(shù)字化的虛擬世界，通過(guò)實(shí)時(shí)傳感、連接映射、精確分析和沉浸交互來(lái)刻畫(huà)、預(yù)測(cè)和控制物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)虛實(shí)融合，使系統(tǒng)全要素、全過(guò)程、全價(jià)值鏈達(dá)到最大限度的閉環(huán)優(yōu)化。

 

數(shù)字孿生技術(shù)幫助企業(yè)在實(shí)際投入生產(chǎn)之前即能在虛擬環(huán)境中優(yōu)化、仿真和測(cè)試，在生產(chǎn)過(guò)程中也可同步優(yōu)化整個(gè)企業(yè)流程，最終實(shí)現(xiàn)高效的柔性生產(chǎn)，快速創(chuàng)新及上市，鍛造企業(yè)持久競(jìng)爭(zhēng)力。

 

數(shù)字孿生技術(shù)是制造企業(yè)邁向工業(yè)4.0戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)掌握產(chǎn)品信息及其生命周期過(guò)程的數(shù)字思路將所有階段（產(chǎn)品創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制造規(guī)劃、生產(chǎn)和使用）銜接起來(lái)，并連接到可以理解這些信息并對(duì)其做出反應(yīng)的生產(chǎn)智能設(shè)備。數(shù)字孿生基于物理實(shí)體的基本狀態(tài)，以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的方式將建立的模型、收集的數(shù)據(jù)做出高度寫(xiě)實(shí)的分析，用于物理實(shí)體的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和優(yōu)化。另外，數(shù)字孿生作為邊緣側(cè)技術(shù)，可以有效連接設(shè)備層和網(wǎng)絡(luò)層，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的知識(shí)萃取工具，不斷將工業(yè)系統(tǒng)中的碎片化知識(shí)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中，不同成熟度的數(shù)字孿生體，將不同顆粒度的工業(yè)知識(shí)重新組裝，通過(guò)工業(yè)APP進(jìn)行調(diào)用。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是數(shù)字孿生的孵化床，數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的重要場(chǎng)景。



數(shù)字孿生的基礎(chǔ)是什么？

 

數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生最核心的要素，它源于物理實(shí)體、虛擬模型、服務(wù)系統(tǒng)，同時(shí)在融合處理后又融入到各部分中，推動(dòng)了各部分的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，數(shù)據(jù)的采集是數(shù)字孿生的基礎(chǔ)。各個(gè)設(shè)備廠家在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了更好地適應(yīng)不同用途場(chǎng)景的復(fù)雜環(huán)境，體現(xiàn)出設(shè)備的特點(diǎn)，不同的廠家使用了不同的現(xiàn)場(chǎng)總線，不同的設(shè)備之間又需要不同的設(shè)備通訊協(xié)議來(lái)可靠地傳輸數(shù)據(jù)。目前市場(chǎng)上至少有幾千種以上的設(shè)備通信協(xié)議，如modbus、HART、ASI、PPI、TCP/IP、NetBEUI、MPI以及工業(yè)以太網(wǎng)等，種類(lèi)繁多的協(xié)議所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式完全不同。硬件設(shè)備的端口類(lèi)型也是五花八門(mén)，給設(shè)備互通帶來(lái)很大難度，形成信息孤島。

 

要實(shí)現(xiàn)從控制系統(tǒng)中讀取設(shè)備數(shù)據(jù)就需要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)格式解析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重新定義、數(shù)據(jù)邏輯重新定義等，對(duì)原生數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，進(jìn)而從出眾多數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵、有效的部分并進(jìn)行輸出。

 

物通博聯(lián)自主研發(fā)生產(chǎn)的WG系列工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，支持5G、4G、WIFI、有線以太網(wǎng)等接入方式接口豐富，適配各種場(chǎng)景，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力，支持眾多協(xié)議、快速采集算法，同時(shí)采集多種設(shè)備；數(shù)據(jù)采集后還會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、報(bào)警、跳變、公式、本地編程等邊緣計(jì)算，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后支持MQTT協(xié)議接入各種平臺(tái)和工業(yè)軟件，內(nèi)嵌看門(mén)狗、看護(hù)程序、工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，安全可靠。同時(shí)支持開(kāi)放式通信標(biāo)準(zhǔn)和API自定義協(xié)議接入，可確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)，實(shí)現(xiàn)邊緣數(shù)據(jù)采集的高速、高可靠和高適應(yīng)性，為后續(xù)數(shù)字孿生系統(tǒng)運(yùn)行提供重要的基礎(chǔ)。