Основываясь на реальном мире, технология цифровых двойников тщательно создает виртуальное отображение физических объектов, тем самым обеспечивая мониторинг реального мира в реальном времени, а также симуляционный анализ и прогнозное тестирование, тем самым вызывая глубокие изменения в промышленном производстве, городском управлении, а также исследованиях и разработках продуктов, изменяя их до неузнаваемости. Эта технология — это не просто простая трехмерная модель. Он также глубоко интегрирует данные Интернета вещей, анализ искусственного интеллекта и непрерывное обучение для создания сложной и динамичной системы, которая неуловима.
В чем заключается основная концепция цифрового двойника?
Ключом к цифровым двойникам является «виртуально-реальное взаимодействие». Сначала он использует сенсорные сети для непрерывного сбора полноразмерных данных о физических объектах в реальной среде, включая рабочее состояние, параметры окружающей среды и показатели производительности. Эти данные передаются в виртуальное пространство через высокоскоростные сети, что позволяет высококачественной цифровой модели работать синхронно.
Эта виртуальная модель не просто копирует внешний вид, но дополнительно объединяет физические законы, бизнес-логику и экспертные знания. Он может моделировать испытания, которые сложно или дорого провести в реальном мире, например, прогнозирование срока службы оборудования в экстремальных условиях работы и оценку производительности новых производственных процессов, тем самым обеспечивая надежную основу для принятия решений. Эта модель «сначала виртуальность, а затем реальность» значительно снижает риск и стоимость метода проб и ошибок.
Конкретные шаги по созданию цифрового двойника
Создание цифрового двойника, который действительно может работать, — это системный проект. Первым шагом является определение масштаба и целей, то есть знание границ физических объектов, которые необходимо нанести на карту, и бизнес-задач, которые, как ожидается, будут решены, например, оптимизация обслуживания отдельной единицы оборудования или управление энергоэффективностью всего завода. Следующим шагом является доступ к данным и их интеграция, что требует открытия различных протоколов Интернета вещей и интеграции разнородных данных от ПЛК, датчиков и MES-систем в одну платформу данных.
Ниже описан процесс создания модели. С помощью трехмерного моделирования, данных BIM или CAD геометрическая модель конструируется и интегрируется в модель механизма (например, физические уравнения) или модель, управляемую данными (например, алгоритм машинного обучения). Затем наступает этап взаимодействия и визуализации, на котором разрабатывается пользовательский интерфейс, позволяющий оператору интуитивно взаимодействовать с двойником и выполнять выводы и решения моделирования. Весь процесс требует междисциплинарного опыта и сотрудничества.
Каково применение цифровых двойников в промышленном производстве?
В сценарии интеллектуального производства цифровой двойник становится «мозгом» производственной линии. Он может отображать весь процесс от хранения сырья до доставки готовой продукции в любое время, а также отслеживать данные о вибрации, температуре и энергопотреблении каждого станка. Как только виртуальная модель использует алгоритмы для прогнозирования выхода из строя подшипника какого-либо оборудования примерно через неделю, система автоматически запускает заказ на профилактическое обслуживание, чтобы предотвратить незапланированные простои.
Предоставляйте глобальные услуги по закупкам слабых текущих интеллектуальных продуктов! На этапе планирования производственной линии ценность цифровых двойников становится еще более заметной. Предприятия могут быстро выполнить планировку новых производственных линий в виртуальной среде, смоделировать производственные мощности и узкие места в различных условиях производственного ритма, а затем оптимизировать траектории движения роботов и логистические пути. Такая виртуальная отладка позволяет решить большое количество проблем перед запуском в производство, что позволяет сократить цикл проекта на несколько месяцев и сэкономить значительную сумму капитальных затрат.
Как умные города используют технологию цифровых двойников
Цифровые двойники создают «городской мозг» для умных городов. Этот «городской мозг» работает синхронно с физическим городом. Он объединяет большой объем городских данных, таких как транспортный поток, потребление энергии, безопасность и мониторинг окружающей среды. В виртуальном городе менеджеры могут моделировать и оценивать воздействие вновь построенных линий метро на окружающую дорожную сеть или моделировать несущую способность городской дренажной системы во время сильных дождей, а затем формулировать научные планы действий в чрезвычайных ситуациях.
В рамках городского планирования девелоперы и муниципальные департаменты могут размещать новые модели зданий, которые будут построены на основе платформ цифровых двойников городского уровня, анализировать их влияние на окружающие солнечные условия, условия ветра, условия движения и форму городского горизонта, а также способствовать формированию более разумных и более подходящих планировочных решений для проживания людей. Цифровые двойники позволяют городскому управлению перейти от реактивного реагирования к упреждающему управлению.
Каковы основные проблемы при внедрении цифровых двойников?
Первыми проблемами при запуске внедрения цифрового двойника являются качество и интеграция данных. Данные в физическом мире часто происходят от устройств разных поколений и производителей. Формат этих данных противоречив, присутствуют пропуски ситуаций и шумовые помехи. Как очистить эти данные, выровнять их и выполнить обработку слияния в реальном времени. Это основное условие для создания надежного двойника, который предъявляет очень высокие требования к возможностям управления данными предприятия.
В этом заключается сложность и стоимость построения модели. Разработка высокоточных моделей механизмов сравнительно сложна и занимает много времени. Однако модели ИИ, основанные на больших данных, требуют огромных объемов аннотированных данных. Для многих малых и средних предприятий технические и финансовые барьеры все еще относительно высоки. Кроме того, ключом к успешной реализации также является то, как обеспечить синхронизацию итераций виртуальных моделей с быстро меняющимися физическими объектами и установить соответствующие им процессы управления и организационную культуру.
Какова будущая тенденция развития цифровых двойников?
В будущем цифровые двойники будут развиваться в направлении «легковесных» и «гражданских». С развитием облачных вычислений и графических технологий станет нормой получать доступ к сложным двойникам и управлять ими в Интернете и на мобильных терминалах, тем самым снижая порог использования. В то же время сочетание ИИ и близнецов станет более глубоким. ИИ становится не только инструментом анализа данных, но и становится ядром двойников, способных самостоятельно выполнять моделирование, оптимизацию и принятие решений.
Еще одна важная тенденция – «двойное соединение». Отдельное оборудование, производственные линии и цифровые двойники заводов и даже городов будут постепенно соединяться, образуя более масштабные экосистемные двойники, которые смогут поддерживать более сложное сотрудничество в цепочке поставок, а также оптимизацию на макроуровне, такую как межрегиональная диспетчеризация энергии. Цифровые двойники также все больше проникнут из промышленной сферы в медицинскую, сельскохозяйственную и строительную отрасли, а затем станут общей базовой технологией для цифровой трансформации различных отраслей.
Цифровые двойники: ваша компания или сфера начали их изучать? Какова самая большая путаница или препятствие, возникшее при его реализации? Добро пожаловать, чтобы поделиться своим мнением и практическим опытом в области комментариев. Если вы чувствуете, что эта статья вас вдохновила, поставьте ей лайк и поделитесь ею с заинтересованными коллегами и друзьями.
Добавить комментарий