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什么是数字孪生?数字孪生在物联网的应用!

来源:http://www.flsiot.cn/ 行业新闻 2020-06-19 17:55:49

  数字孪生是物理世界的虚拟,数据科学家和IT专业人员可以在实际设备构建和部署之前使用这些虚拟设备来运行模拟。它们还改变了物联网、AI等技术优化的方式。

数字孪生gif图
工业物联网

  从数字孪生的起源和目前发展来看,其应用主要还是集中在产品设计和运维阶段的数字孪生体范畴,但是随着大数据、物联网、移动互联网、云计算等新一代信息与通信技术的快速普及与应用,以及当前各国先进制造战略如德国工业4.0、美国工业互联网战略和中国制造2025等的提出,数字孪生体已经超出了其传统的产品设计和运维阶段的数字孪生体范畴。数字孪生技术已经超越了制造,进入了物联网、人工智能和数据分析的融合世界。

  随着更复杂的"事物"与生成数据的能力相连接,拥有数字等效项使数据科学家和其他IT专业人员能够优化部署以达到峰值效率并创建其他假设方案。

  什么是数字孪生?

  数字孪生是物理对象或系统的数字表示形式。数字孪生背后的技术已经扩展到包括大型项目,如建筑,工厂,甚至智慧城市模型。这种概念出现在早期太空舱的全量模型,用于地面对轨道问题进行镜像和诊断,最终实现了完全数字化的模拟。

  在Gartner将数字孪生列为2017年十大战略技术趋势之一后,这个词就开始火热起来,他说,在三到五年内,"数十亿事物将由数字孪生(一种物理或系统的动态软件模型)来代表"。一年后,Gartner再次将数字双胞胎列为顶级趋势",称到2020年,估计有210亿个连接传感器和端点,在不久的将来,数字孪生将存在于数十亿物中。

  从本质上讲,数字孪生是一种计算机程序,它获取物理对象或系统的真实数据作为输入,并作为输出预测或模拟该物理对象或系统如何受到这些输入的影响。

  数字孪生DigitalTwin如何工作?

  数字孪生由专家(通常是数据科学或应用数学专家)建模。这些开发人员研究被模仿的物理对象或系统的基础物理规则,并使用这些数据开发一个数学模型,将显示时间的对象建模到数字空间中。

  数字孪生模型能够接收来自从真实世界数据传感器的输入。这允许孪生在过程中实时模拟物理对象,从而深入了解性能和潜在问题。数字孪生也可以根据物理对应物的原型进行设计,在这种情况下,当产品精炼时,数字孪生可以提供反馈;数字孪生甚至可以在任何物理版本构建之前作为原型本身。

  数字孪生应用

  飞机发动机、火车、海上平台和涡轮机等物体在实际生产之前,可以进行数字设计和测试。也可以用来帮助维护操作。例如,技术人员可以使用数字孪生来测试对设备的建议修复程序,固化解决方案之前,模拟设备是否可以正常工作。

  数字孪生业务可应用位于多个行业:

  制造业是数字孪生应用最广泛的领域,工厂已经使用数字孪生来模拟他们的流程

  汽车数字孪生技术使用也非常广泛,是因为汽车已经安装了多种传感器,但随着更多自动驾驶汽车上路,数字孪生对无人驾驶的改进将变得更加重要。

  医疗保健行业中,传感器将健康信息发送回数字孪生模型中,用于监控和预测患者的健康状况。

  数字孪生和物联网

  如今,物联网设备数量急速增加,使各行业应用数字孪生成为可能。随着IoT设备的改进,数字孪生方案可以包括更小且不太复杂的对象,从而给公司带来额外的好处。

  数字孪生可以用来根据可变数据预测不同的结果。这与科幻电影中经常看到的模拟场景类似,在数字环境中验证了可能的场景。通过额外的软件和数据分析,数字孪生通常可以优化IoT部署以实现最高的效率,并帮助设计人员确定在物理部署之前应该如何规划。

  数字孪生越能复制物理对象,就越有可能找到效率和其他好处。例如,在制造中,检测设备越多,数字孪生可能更准确地模拟设备随时间的变化,这有助于预测未来的性能和可能的故障。