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tamoadmin 留学院校 2024-12-28 1 0

数字孪生技术如何推动产业发展?

数字孪生是当今信息技术领域的热门话题之一,它利用现代计算机技术,将实体物理系统或过程的数字副本与其实际运行进行同步,以提高效率、降低成本、提高质量。在数字化时代,企业需要不断创新和探索新的发展模式和路径,而数字孪生是一个极有潜力的方向

数字孪生的关键技术包括建模、渲染、仿真、物联网、虚拟调试、可视化等,而要实现数字孪生,则需要充分利用计算机技术和数据科学方法,收集真实世界中大量的数据,构建数字孪生系统。而为了满足这些应用需求,数字孪生需要一个高性能、可扩展、易于管理和安全的计算和存储平台,需具有很强的灵活性和适应性。

VeryCloud可以根据客户实际需求分配计算和存储***,以提高IT***的利用率和效率。同时提供高速、可靠和安全的云平台,使得客户可以更加安全便捷地共享和管理自己的数据。

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(图片来源网络,侵删)

在VeryCloud的底层算力调度下,基于对平台开发和数字化转型的丰富经验,数字孪生可视化技术目前主要应用在农业和能源领域。

数字孪生,不仅是一个新技术

在农业领域,通过GIS地图对真实世界原始数据进行数字孪生地图建模

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并结合基础空间数据、社会属性数据以及农作物数据等实现全镇的数字孪生,提高生产效率、优化***利用、改善产品质量和保护环境等方面。

自主创新国产化的Hightopo 数据可视化能够完全贯穿全产业链做数字孪生产品,已实现智能化、无代码、可配置的产业数字化管理。已广泛应用于各类场景,以设计、监控类场景为主。智慧城市、工业4.0、智能驾驶行业是先进数字孪生技术使用较多的行业。为连接电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环境保护、航空航天领域等各行各业。

使用 Hightopo 的 2D、 3D 和 GIS 可视化技术结合倾斜摄影和数字孪生技术,搭建出各行业智慧管理的三维可视化系统。案例汇集如下:

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智慧园区

工业互联网

智慧交通

数字孪生技术的一个重要应用场景——生产制造环节。个性化、多元化的市场消费需求成为主流,制造业正面对日益激烈的市场竞争,面临着巨大的时间、成本、质量、产品差异化等方面的压力。而搭建基于数字孪生技术的数字化工厂是解决这些问题的最佳途径,通过依托产品整个周期的真实相关数据,在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。通过创建虚拟模型来模拟生产过程,并且这些虚拟模型可以为物理工厂车间里所有连接的机器、工具和设备进行数字操作。这就可以使企业能够快速配置生产系统,以最大限度地提高效率,提高资产利用率,防止停机,具备一定的灵活性。

因此,企业在数字化工厂建设中,通过数字孪生技术能够并行完成“实物设备数字化、运动过程脚本化、系统整线集成化、控制指令下行同步化、现场信息上行并行化”,形成整线的执行引擎,实物设备与所对应的虚拟模型进行虚实互动、指令与信息同步,形成一个支持实物设备连线的车间快速设计、规划、装配与测试平台。

通过数字化的手段,将原先无法保存的专家经验进行数字化,并提供了保存、***、修改和转移的能力。较于传统的工业设计、制造和服务领域,经验往往是一种模糊而很难把握的形态,很难将其作为精准判决的依据。

首先介绍一下业内数字孪生比较流行的定义

数字孪生:是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

——美国国防***办大学DAU

产品数字孪生体的主要作用之一就是映射、监控与操纵、诊断、预测。传统的制造行业,以人员经验和主观判断为依据,而且无法做到实时监测和精准判断,随着科技的发展,融合了各项新技术如云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的制造业,变得更加“智能化”,不仅能够实时地对产品全生命周期过程进行监测,更能通过各种传感器实时***集的数据通过计算中心计算,预测、诊断,实现在无人值守情况下的智能检测和决策,减少了故障造成的不合格率和停机等重大问题的发生,极大地解放了生产力,并提高了生产效率。

通过数字纽带技术,在产品全生命周期各阶段,将产品开发、产品制造、产品服务等各个环节数据在产品数字孪生体中进行关联映射,在此基础上以产品数字孪生体为单一产品数据源,实现产品全生命周期各阶段的高效协同,最终实现虚拟空间向物理空间的决策控制,以及数字产品到物理产品的转变。


另外,从产品质量数据积累意义来看

大数据技术的发展为产品数字孪生体的数据积累和挖掘应用做了坚实的技术铺垫,产品数字孪生体是产品全生命周期的数据中心,记录了产品从概念设计直至报废/回收的所有模型和数据,是物理产品在全生命周期的数字化档案,反映了产品在全生命周期各阶段的形成过程、状态和行为。产品数字孪生体实时记录了产品从出生到消亡的全过程,并且在产品所处的任何阶段都能够调用该阶段以前所有的模型和数据,产品在任何时刻、任何地点和任何阶段都是状态可视、行为可控、质量可追溯的。比如在产品使用阶段,产品数字孪生体在产品设计和制造阶段的所有数据和模型记录***能够为产品质量追溯、产品可靠性分析提供准确的模型和数据来源。

随着三维信息建模、虚拟仿真交互、AI物联网、大数据、人工智能、云计算、虚拟现实、区块链等技术的广泛应用,人类社会进入了多维数字化体验时代。“数字孪生(DigitalTwin)”正在成为多维数字化体验时代最具潜力也最受关注的前沿科技。

数字孪生最早应用于军事领域,用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞机的模型,并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步,这样每次飞行后,根据结构现有情况和过往载荷,及时分析评估是否需要维修,能否承受下次的任务载荷等。

数字孪生相比通常意义上的数字化建模,它的突破在于:它不仅仅是物理世界的数字化镜像,也要引入物理世界的各项规则、规律,接收物理世界的实时信息,具备自主演化能力,同时要反过来实时驱动物理世界。这种打通物理世界和数字世界,实现虚实融合的复合技术,被称为数字孪生(DigitalTwin)。这里首先要强调互动,因为没有实时互动,数字世界和物理世界之间则是伪孪生。换言之,数字孪生体和物理世界都是活的智慧体。

目前,数字孪生主要应用于工业制造、智慧城市、医学分析、工程建设等领域。在文旅产业,数字孪生也有很大的应用潜力。

数字孪生技术通过创建物理实体的虚拟模型,极大地推动了产业的数字化和智能化发展。首先,它能够在虚拟环境中模拟和分析系统的性能,从而优化设计、降低成本,并提前预见潜在问题。例如,在制造业中,通过数字孪生技术,企业可以在产品投产前就精确预测设备的运行效果和维护需求,有效延长设备寿命并减少故障率。

其次,数字孪生支持实时数据分析,帮助企业实现精准的运维和决策支持。这种技术在智能城

市、健康医疗等领域的应用尤为显著,如通过模拟城市交通流量,优化交通管理和规划;在医疗领域,模拟病人器官或整体生理反应,为手术和治疗提供策略和预判。