随着人类进入信息化、数字化时代,人们对虚拟数字世界的好奇和探索从未停止过。今天,数字孪生已开始助力人类生产力革命和升级,改变人们的生产生活方式。
中国是制造业大国,产业数字升级正在推进中,数字孪生的应用有无限广阔的空间,加之政策支持,数字孪生工厂,数字孪生在中国迎来了快速发展机遇期。
中国高度重视发展数字经济,在创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念指引下,中国正积极推进数字产业化、产业数字化,引导数字经济和实体经济深度融合,推动经济高质量发展。
数字孪生是以特定目的为导向对物理世界现实对象的数字化表达。这一对象不仅包括产品、设备、建筑物等“实物”,也包括企业组织、城市等“实体”。通过对物理对象构建数字孪生模型,实现物理对象和数字孪生模型的双向映射。对于不同现实对象,其数字孪生模型构建的侧重点和用途不尽相同,数字孪生,对于企业组织、城市等实体数字孪生,则更强调对广域数据的聚合融通,着力于通过模拟来优化全局决策,加强协同,也越来越得到企业管理者和政府的重视。
数字孪生的技术实现依赖于诸多新技术的发展和高度集成,以及跨学科知识的综合应用,是一个复杂的、协同的系统工程,涉及的关键技术方法包括建模、大数据分析、机器学习、模拟等。
从现实看,实物的数字孪生可以提升工业产品在研发、运维等全生命周期内的效益。
实物数字孪生应用的价值是通过虚实融合、虚实映射,持续改进产品的性能,提高产品运行的安全性、可靠性、稳定性,提升产品运行的“健康度”,从而提升产品在市场上的竞争力。同时,通过对产品的结构、材料、制造工艺等各方面的改进,降低产品成本,帮助企业提高盈利能力。
数字孪生诱人的地方,是数字模型和物联网的结合,而这种结合的终目的是为了将模型打磨得更加接近真实系统。物联网技术为建模提供了一种新的强有力的手段,而且在对复杂系统机理缺乏足够认识的情况下,还可基于所采集的数据利用人工智能技术对系统进行建模。这是对建模技术的发展和补充。而基于模型的分析、预测、训练等活动,本来就是要做的事。所以数字孪生本质上是新一代信息技术在建模和中的应用。
经过半个多世纪的发展,数字孪生应用,建模和已经形成了一个相当完善和系统的技术体系。事实上,在领域,利用动态实时数据进行建模和的方法和技术已经研究多年,如动态数据驱动的(Dynamic Data Driven Simulati, DDDS),嵌入式,硬件在回路的等。
当然,数字孪生作为技术的重要内容,通过与新一代信息技术的融合,将进一步促进建模和技术的发展。
数字孪生是一项非常有潜力的前沿技术,会给企业带来丰厚的价值回报。
基建工程也是数字孪生的一个重要应用领域。尤其是对中国这个“基建狂魔”来说,数字孪生模型,引入数字孪生意义更加重大。
我们在修建高速公路、桥梁等基础设施前,完成对工程的数字化建模,然后在虚拟的数字空间对工程进行和模拟,评估工程的结构和承受能力,还可以导入流量数据,评估工程是否可以满足投入使用后的需求。
在工程交付之后,还可以在维护阶段评估工程是否可以承担特殊情况的压力。以及监测可能出现的事故隐患。
除了上述领域之外,包括、物流、环保等很多场景都适合采用数字孪生技术,应用场景非常广阔。
也正因为如此,很多投资机构趁机热炒数字孪生的概念,也有很多企业迫不及待想要拥抱数字孪生。
根据全球咨询公司Gartner2019年初的调查,部署物联网的企业和组织中,已有13%应用数字孪生,62%的组织正在准备使用数字孪生。
但是,我们还是应该理性看待数字孪生。
拥抱数字孪生,既需要深厚的技术沉淀,也需要巨大的资金投入,还需要管理水平和员工技能达到相应的层次。
潜心研究、客观评估、谨慎投入,才是打开数字孪生世界的正确姿势。
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