提及数字孪生,就必须介绍与数字孪生关系紧密的仿真技术,因为许多人总是在不经意间将两者混淆,甚至错误地认为数字孪生其实就是仿真。
数字孪生
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。数字孪生是通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态,通过优化和指令来调控物理实体对象的行为,通过相关数字模型间的相互学习来进化自身,同时改进利益相关方在物理实体对象生命周期内的决策。
单从数字孪生的定义就可以知道,仿真只是实现数字孪生的诸多关键技术中的一部分 ,万不可盲目地把数字孪生跟仿真混为一谈。
仿真
仿真是将包含了确定性规律和完整机理的模型转化成软件的方式来模拟物理世界的一种技术 。只要模型正确,并拥有了完整的输入信息和环境数据,就可以基本正确地反映物理世界的特性和参数。如果说建模是模型化我们对物理世界或问题的理解,那么仿真就是验证和确认这种理解的正确性和有效性。
仿真技术是应用仿真硬件和仿真软件通过仿真实验,借助某些数值计算和问题求解,反映系统行为或过程的模型技术,是将包含了确定性规律和完整机理的模型转化成软件的方式来模拟物理世界的方法,目的是依靠正确的模型和完整的信息、环境数据,反映物理世界的特性和参数。 仿真技术仅仅能以离线的方式模拟物理世界,不具备分析优化功能 。数字孪生则可以在模拟物理世界的同时具备分析优化功能,也可以实时与物理世界进行交互。
数字孪生可以简单划分为三个空间,现实物理空间、智能镜像空间和虚拟数字空间。数字孪生利用传感器收集到的现实物理空间信息数据,在智能镜像空间中建设数字模型,搭建起映射现实物理空间的虚拟数字空间,通过在虚拟数字空间的仿真模拟,对规划情况进行模拟并得到结果,实时反映到现实物理空间,再通过实际的运行情况进行更加深入的优化处理,形成数字孪生闭环。
由此看出,仿真技术不具备数字孪生的实时性、闭环性等特征。
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