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数字孪生:数字世界与现实世界的交汇

王涵
5/4/2023
5
分钟阅读

数字孪生是一种崭新的技术,指将现实世界中的物理实体、系统或过程通过数字化技术在虚拟数字世界中建立起虚拟模型。数字孪生可以帮助人们以更小的成本地理解和预测现实世界中的物理实体、系统或过程的行为和性能,从而提高生产效率、降低成本、减少风险等。

如今数字孪生技术已经被广泛应用于制造业、能源、交通、医疗等领域。

一、如何判断是不是数字孪生?

(图片来源:数字孪生成熟度模型[J]. 陶飞;张辰源;戚庆林;张贺.计算机集成制造系统,2022(05))

有学者从落地应用的角度出发,研究提出一套数字孪生成熟度模型,将数字孪生成熟度划分为“以虚仿实(L0)、以虚映实(L1)、以虚控实(L2)、以虚预实(L3)、以虚优实 (L4)、虚实共生(L5)”六个等级。

零级(L0):以虚仿实
以虚仿实指利用数字孪生模型对物理实体描述和刻画,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第零等级(L0),满足此要求的实践和应用可归入广义数字孪生的概念范畴。

一级(L1):以虚映实
以虚映实,指利用数字孪生模型实时复现物理实体的实时状态和变化过程,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第一等级(L1)。

二级(L2):以虚控实
以虚控实,指利用数字孪生模型间接控制物理实体的运行过程,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第二等级(L2)。

三级(L3):以虚预实
以虚预实,指利用数字孪生模型预测物理实体未来一段时间的运行过程和状态,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第三等级(L3)。

四级(L4):以虚优实
以虚优实,指利用数字孪生模型对物理实体进行优化,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第四等级(L4)。

五级(L5):虚实共生
虚实共生,作为数字孪生的理想目标,指物理实体和数字孪生模型在长时间的同步运行过程中,甚至是在全生命周期中通过动态重构实现自主孪生,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第五等级(L5)。

二、数字孪生的应用

数字孪生在企业中的应用场景非常广泛。在生产制造领域,数字孪生可以帮助企业优化生产流程、提高生产效率、降低成本。例如,数字孪生可以建立一个虚拟的生产线模型,通过仿真分析来优化生产流程,减少生产中的浪费和错误。在供应链管理领域,数字孪生可以帮助企业优化供应链的各个环节,提高供应链的效率和可靠性。数字孪生可以建立一个虚拟的供应链模型,通过仿真分析来优化供应链的各个环节,减少库存、降低运输成本、提高交货准确率。在产品设计领域,数字孪生可以帮助企业优化产品设计,提高产品的质量和性能。数字孪生可以建立一个虚拟的产品设计模型,通过仿真分析来优化产品的结构和材料,提高产品的质量和性能。

三、数字孪生的实施步骤

数字孪生的实施步骤包括数据采集、建模、仿真、优化等。首先,需要采集现实世界中的数据,包括实体的形状、材料、性能等信息,以及系统或过程的运行数据。数据采集这一步至关重要,这是成功实现数字孪生的重要前提。正如我们往期讨论过的销售自动化一样,脱离数据的准确获取,那么讨论数字孪生则变得毫无意义。

CINNOX有强大的数据采集能力,通过端对端加密收集交互数据,并设定人员角色资格来管理数据分享。它可以对数据进行标签分类、格式化、统一单位等操作,使得数据更加标准化、规范化、易于理解和使用。CINNOX还可以将数据进行分析和可视化,帮助企业用户更加直观地了解数据特征和趋势,并及时采取措施进行修复和优化。同时,CINNOX还提供了数据治理和管理功能,包括数据字典、元数据管理、数据质量分析和评估等,确保数据的可信度和可靠性。

然后,需要建立数字孪生模型,将采集到的数据转化为数字孪生模型。接着,需要进行仿真分析,模拟现实世界中的物理实体、系统或过程的行为和性能。最后,需要进行优化,通过仿真分析来优化物理实体、系统或过程的性能。

四、数字孪生的未来发展趋势

通过数字孪生技术,企业可以进一步提高自身的竞争力和创新能力,为企业创造更加美好的未来。

因此,我们鼓励企业将数字孪生的思维融入商业模式,将数字孪生作为企业数字化转型的重要支撑,最终达到虚实共生,实现企业的可持续发展和创新发展。

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数字孪生是一种崭新的技术,指将现实世界中的物理实体、系统或过程通过数字化技术在虚拟数字世界中建立起虚拟模型。数字孪生可以帮助人们以更小的成本地理解和预测现实世界中的物理实体、系统或过程的行为和性能,从而提高生产效率、降低成本、减少风险等。

如今数字孪生技术已经被广泛应用于制造业、能源、交通、医疗等领域。

一、如何判断是不是数字孪生?

(图片来源:数字孪生成熟度模型[J]. 陶飞;张辰源;戚庆林;张贺.计算机集成制造系统,2022(05))

有学者从落地应用的角度出发,研究提出一套数字孪生成熟度模型,将数字孪生成熟度划分为“以虚仿实(L0)、以虚映实(L1)、以虚控实(L2)、以虚预实(L3)、以虚优实 (L4)、虚实共生(L5)”六个等级。

零级(L0):以虚仿实
以虚仿实指利用数字孪生模型对物理实体描述和刻画,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第零等级(L0),满足此要求的实践和应用可归入广义数字孪生的概念范畴。

一级(L1):以虚映实
以虚映实,指利用数字孪生模型实时复现物理实体的实时状态和变化过程,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第一等级(L1)。

二级(L2):以虚控实
以虚控实,指利用数字孪生模型间接控制物理实体的运行过程,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第二等级(L2)。

三级(L3):以虚预实
以虚预实,指利用数字孪生模型预测物理实体未来一段时间的运行过程和状态,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第三等级(L3)。

四级(L4):以虚优实
以虚优实,指利用数字孪生模型对物理实体进行优化,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第四等级(L4)。

五级(L5):虚实共生
虚实共生,作为数字孪生的理想目标,指物理实体和数字孪生模型在长时间的同步运行过程中,甚至是在全生命周期中通过动态重构实现自主孪生,具有该能力的数字孪生处于其成熟度等级的第五等级(L5)。

二、数字孪生的应用

数字孪生在企业中的应用场景非常广泛。在生产制造领域,数字孪生可以帮助企业优化生产流程、提高生产效率、降低成本。例如,数字孪生可以建立一个虚拟的生产线模型,通过仿真分析来优化生产流程,减少生产中的浪费和错误。在供应链管理领域,数字孪生可以帮助企业优化供应链的各个环节,提高供应链的效率和可靠性。数字孪生可以建立一个虚拟的供应链模型,通过仿真分析来优化供应链的各个环节,减少库存、降低运输成本、提高交货准确率。在产品设计领域,数字孪生可以帮助企业优化产品设计,提高产品的质量和性能。数字孪生可以建立一个虚拟的产品设计模型,通过仿真分析来优化产品的结构和材料,提高产品的质量和性能。

三、数字孪生的实施步骤

数字孪生的实施步骤包括数据采集、建模、仿真、优化等。首先,需要采集现实世界中的数据,包括实体的形状、材料、性能等信息,以及系统或过程的运行数据。数据采集这一步至关重要,这是成功实现数字孪生的重要前提。正如我们往期讨论过的销售自动化一样,脱离数据的准确获取,那么讨论数字孪生则变得毫无意义。

CINNOX有强大的数据采集能力,通过端对端加密收集交互数据,并设定人员角色资格来管理数据分享。它可以对数据进行标签分类、格式化、统一单位等操作,使得数据更加标准化、规范化、易于理解和使用。CINNOX还可以将数据进行分析和可视化,帮助企业用户更加直观地了解数据特征和趋势,并及时采取措施进行修复和优化。同时,CINNOX还提供了数据治理和管理功能,包括数据字典、元数据管理、数据质量分析和评估等,确保数据的可信度和可靠性。

然后,需要建立数字孪生模型,将采集到的数据转化为数字孪生模型。接着,需要进行仿真分析,模拟现实世界中的物理实体、系统或过程的行为和性能。最后,需要进行优化,通过仿真分析来优化物理实体、系统或过程的性能。

四、数字孪生的未来发展趋势

通过数字孪生技术,企业可以进一步提高自身的竞争力和创新能力,为企业创造更加美好的未来。

因此,我们鼓励企业将数字孪生的思维融入商业模式,将数字孪生作为企业数字化转型的重要支撑,最终达到虚实共生,实现企业的可持续发展和创新发展。

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