在工业领域,虚拟与现实一旦建立连接,将散发无穷的魅力,基于模型的虚拟工艺和基于自动化技术的现实工艺——被形象地称之为“数字化双胞胎”(Digital Twins)。
在2019 AMTS展会现场,我们将首次为中国客户展示库卡数据化双胞胎技术。
01:什么是数据化双胞胎?
数字化双胞胎是指基于现实世界,利用数字化技术营造的与现实世界对称的数字化镜像。
如果以家用电脑为例,Word文档和打印出来的文稿就是一对双胞胎。以导航软件为例,城市中的实体道路和软件中的虚拟道路也是一对“数字化双胞胎”,导航软件模拟交通场景,人们做出*佳出行决策,就是”数字化双胞胎”技术在日常生活中的一种应用。
当然,数字双胞胎不仅意味着物理对象的属性和准确的镜像,还包括形状、位置和运动。此外,数字双胞胎也可用于监测、诊断和预测,借助数据挖掘建立模型,通过物理资产使用中不断产生的和归档的历史信息,在模拟计算与现场测量之间进行追踪比较,以帮助改善预测的结果。
因此,复杂的预测和智能维护系统平台可以利用数字双胞胎寻找运行中问题的根本原因,使人们可以管理和优化个别资产或整个网络,从嵌入物理对象中的传感器获取数据,建立其运行的数字模型,在损坏或发生故障以前加以修复,大大减少因停机所造成的损失。
02:涉及的关键技术
一是高仿真度。高保真度的仿真建模是构建数字双胞胎体系的关键,数字双胞胎作为物理实体在数字空间的超写实动态模型,产品虚拟模型的高精度性、多物理场建模、高保真度响应模拟等是首要技术点。
二是数据收集。由于数字孪生技术的应用以海量数据为基础,并且是基于全要素、全生命周期的数据,因此涉及到先进传感器技术、自适应感知、控制与执行技术等。
三是实时监测与预测技术。监测和预测是数字孪生的核心要素,一方面物理产品的数据动态实时反映在数字孪生体系中;另一方面,数字孪生基于感知的大数据进行分析决策,进而控制物理产品,而其中离不开相应的高实时性数据交互、高信度仿真预测、超级计算能力等技术能力。
03:对企业生产的意义
数字化双胞胎将现实世界中复杂的产品研发,生产制造和运营维护转换成在虚拟世界相对低成本的数字化信息进行协同及模型优化,并给予现实世界多种方案和选择。
通过双胞胎的虚实连接,数据的不断迭代,模型的不断优化,进而获得良好的解决方案。在生产过程中也可同步优化整个企业流程,实现安全高效生产,从而打造高效的柔性生产、实现快速创新,锻造企业持久竞争力。