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数字孪生

2022-10-13分类:电力资讯 / 企业动态来源:凤凰新闻
【CPEM全国电力设备管理网】

一、数字孪生的概念

数字孪生,英文Digital Twin,英文简称DT,俗称DT技术,也称为信息镜像模型(Information Mirroring Model),或数字映射、数字镜像。数字孪生是一种形象的称呼和叫法,将其比喻成孪生兄弟,寓意近乎一模一样的意思。其实质是将物理化的物体,按照其物理运行规律和物资特性,将其随着时间的变化,将其运行情况、变化情况、衰退情况、可概率发生情况映射到非物理载体上,如软件模型等。并通过孪生的非物理载体反映物理化物体的状态。

二、数字孪生概念的诞生与发展

数字孪生的概念和技术思维模式, 2002年的时候,由美国密歇根州立大学的从事产品生命周期管理PLM的Michael Grieves教授,在一次产品生命周期管理课程中提出了镜像空间模型。 Michael Grieves 将其命名为信息镜像模型(Information Mirroring Model,简称IMM),而后按照其技术路线和作用,演变为数字孪生的术语和概念。数字孪生也被称为数字双胞胎和数字化映射。

数字孪生技术是在 MBD (MBD技术也称为三维标注技术)基础上深入发展起来的,企业在实施基于 模型化系统工程 (MBSE)的过程中,产生了大量的物理的模型、数学的模型,这些模型为数字孪生的发展奠定了基础。

数字孪生的源头其实是物理孪生(Physical Twin),本质上来说,数字孪生是一种数字信息代替物理实体的彩排和推演,让数字化价值真正得到体现。

数字孪生技术目前也用来模拟、推演一个企业的厂房及产线运行情况,在厂房没有建造之前,就完成厂房的数字化映射模型。从而在虚拟的映射模型中对工厂进行运行状态仿真模拟,并将模拟参数传给实体工厂建设。而在工厂和产线建设完毕之后,以及在日后的运行和维护中二者继续进行信息交互。

需要特别说明的是:数字孪生技术(Digital Twin)不是分子空间结构管理的工具,不是产品或手板的3D尺寸模型,更不是产成品的MBD定义。

三、国外关于数字孪生(Digital Twin)技术的应用实践

2012 年 美国空间宇航局(NASA)结合其应用实践,给出了数字孪生的定义:数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、物体运行历史数据,集成多种类学科、多尺度的物理仿真过程,将实体产品的运行状态映射镜像反映在虚拟的、可视化的载体上,以此模拟物理实体的全生命周期或过程。

美国国防部最早提出利用数字孪生(Digital Twin)技术,用于航空航天飞行器的运行健康维护与保障模拟试验。其应用是在数字模拟载体上建立物理飞行器的映射模型,并通过物理传感器和数据沉积实现映射模型与物理飞行器真实状态完全同步,并根据飞行器现有情况和过往载荷,及时分析、推演、评估是否需要维修,及其能否承受下次的任务载荷等。

四、国内关于数字孪生(Digital Twin)技术的应用实践

国内最早将数字孪生(Digital Twin)技术引进,并应用于教学的是重庆邮电大学,该大学也是最早将数字孪生(Digital Twin)技术应用于科研、实践的大学之一。

杭州智林企业管理咨询在为客户提供服务的过程中,亲身经历和参与了某企业数字孪生技术的理论分析及论证,技术引进、技术应用、技术实践和改进工作,现将该项目案例的情况概括讲述。

该技术应用企业为某电网公司,该电网公司在很多地区设有高低压变电站,在变电站的建设,尤其是维护过程中,需要定期开挖变电站预埋坑,通过定期的开挖,来观察、检查变电站地下设施和设备的物理衰退和腐蚀情况,以此来判断设施和设备的使用年限。变电站的定期开挖费用动则上百万,费时、费事、费力、费钱。该企业引入数字孪生技术后,无需再进行变电站的现场开挖工作,大大降低了变电站的维护成本。

总结;智林咨询通过数字孪生技术的参与和实践,认为在现阶段,数字孪生(Digital Twin)技术更多的是运用在企业主观和主动有数字孪生(Digital Twin)技术诉求的企业,并不适合将数字孪生技术应用在被动数字孪生应用的企业,比如讲数字孪生应用技术应用在中小企业的产线,用于观察产线状态,实则投入远远大于实际应用带来的受益。

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