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數(shù)字孿生,創(chuàng)造無限可能

閱讀:70發(fā)布時間:2024-2-7

電影《鋼鐵俠》中經(jīng)典一幕:托尼·斯塔克通過全息影像技術輔助戰(zhàn)衣升級,新穎的數(shù)字化設計方式,令人大開眼界。科技的進步使人擺脫圖紙和實物的束縛,在一個高度仿真的虛擬化環(huán)境中進行創(chuàng)作和實驗,雖然這只是科幻電影,但這代表了人類對未來數(shù)字孿生技術應用的美好憧憬。


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數(shù)字孿生(Digital Twin)概念由NASA提出,并應用于航天飛機的健康維護與保障。


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數(shù)字孿生,指充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數(shù)據(jù),集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程。它作為虛擬空間中對實物的鏡像,反映了對應物理實體的全生命周期過程。


簡單來說,數(shù)字孿生就是創(chuàng)造一個物理實體的數(shù)字化雙胞胎,它的載體是信息化平臺。


其的特點在于它是“活"的,通過各種傳感器采集數(shù)據(jù),輸入預設的模型和算法,產(chǎn)生與真實系統(tǒng)表現(xiàn)一致的動態(tài)效果。這種數(shù)據(jù)流動是實時和雙向的,仿真運算的分析結果可反饋到真實系統(tǒng),進一步指導決策和行動。


在工業(yè)領域,數(shù)字孿生應用范圍涵蓋企業(yè)的全生命周期,從規(guī)劃設計到運營維護,能切實幫助企業(yè)優(yōu)化設計、提升工作績效、改善產(chǎn)品質量、降低成本。例如,利用模型加減速,預測風險或趨勢,及時調整生產(chǎn)計劃。


結合AR/VR技術,還可以讓員工沉浸式體驗3D數(shù)字化工廠,提升知識與技能;模擬事故演練,增強企業(yè)的應急管控能力。


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2020年4月,國家和聯(lián)合發(fā)布《推進上云用數(shù)賦智行動 培育新經(jīng)濟發(fā)展實施方案》,將數(shù)字孿生提到與大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等并列的高度,倡議開展數(shù)字孿生創(chuàng)新計劃。


根據(jù)市場調查,70%以上的受訪企業(yè)對數(shù)字孿生及其相關專業(yè)知識缺乏認知。但多數(shù)企業(yè)對此充滿期待,迫切希望了解數(shù)字技術如何幫助其取得成功。


作為中國自動化和信息化領域的,中控在流程工業(yè)的數(shù)字孿生技術方面沉淀了多年的專業(yè)經(jīng)驗,能實現(xiàn)對工藝流程、生產(chǎn)裝置以及控制系統(tǒng)的虛擬仿真,真實完整地呈現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化雙胞胎。


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中控的數(shù)字孿生解決方案,以多維度模型驅動為基礎,虛實互動為特點,通過工藝機理建模、控制系統(tǒng)仿真、三維可視化等技術,再現(xiàn)全流程數(shù)字化工廠;融合自我感知、機器學習、實時交互等技術,可實現(xiàn)虛擬與真實環(huán)境的互動,達到兩者的高效迭代和閉環(huán)優(yōu)化。



在企業(yè)全生命周期中的應用場景


規(guī)劃設計階段:數(shù)字化交付、設計參數(shù)校驗、工藝可行性分析、工業(yè)裝置安全完整性分析


建設投運階段:控制方案設計與測試驗證、操作仿真培訓、FAT虛擬調試、裝置開停車預演


生產(chǎn)運營階段:工況實時預測、事故重演與分析、工藝優(yōu)化、APC控制方案研究


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技術特點


01嚴格的機理算法


基于嚴格的熱力學和動力學機理,由狀態(tài)方程求解化學平衡和相平衡,適應于多組分、多相變、復雜物理化學反應的體系,具備靈活的外延性與P-F傳遞方程算法,能確保物理性質,傳遞特性和相位行為的準確計算。


02動態(tài)及穩(wěn)態(tài)仿真


提供圖形化、低誤差、交互性的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)全過程模擬仿真。


03豐富的物性庫與設備模型庫


具有數(shù)千個組分的物性數(shù)據(jù)庫、數(shù)千對二元交互作用參數(shù),多種狀態(tài)方程可供選擇,支持外部組份物性數(shù)據(jù)庫,如DIPPR,DDBST等。通過精細的設備尺寸、規(guī)格和性能來搭建準確的虛擬工廠及數(shù)字化車間,提供高精度的仿真模型。


04控制系統(tǒng)仿真與控制算法庫


采用的虛擬控制器技術,無需昂貴的硬件,在軟件環(huán)境下,模擬所有數(shù)據(jù)采集、控制及執(zhí)行過程,是測試、驗證、優(yōu)化控制算法和邏輯的工具。


05培訓與考核


提供包括工藝、裝置及儀器、控制系統(tǒng)、監(jiān)控操作、半實物仿真、遠程云培訓等多種培訓和考核方式。


06沉浸式3D數(shù)字工廠


采用3D可視化技術,可實現(xiàn)操作結果與三維數(shù)字工廠的數(shù)據(jù)聯(lián)動。在AR設備的輔助下,使操作更加身臨其境。3D仿真還可拓展設備認知、拆解、檢修和故障應急處置等技能。


典型行業(yè)應用


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的工業(yè)企業(yè)都在加速利用數(shù)字孿生、數(shù)字主線、虛擬現(xiàn)實、機器學習、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新技術進行數(shù)字化轉型,以提升自身的能力和競爭優(yōu)勢。中控也將不斷升級和優(yōu)化數(shù)字孿生解決方案,助力企業(yè)“安全、環(huán)保、節(jié)能、提質、增效"核心訴求的提升,為企業(yè)的數(shù)字化轉型帶來實踐。



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