数字孪生是什么意思？数字孪生的基础是什么？

数字孪生是什么意思

 

2002年12月3日，密歇根大学Michael Grieves教授在PLM中心启动会上，首次明确提出数字孪生这一概念，他称之为“PLM的一个理想化概念”，他认为通过物理设备的数据，可以在虚拟（信息）空间构建一个表征该物理设备的虚拟实体和子系统，并且这种联系不是单向和静态的，而是在整个产品的生命周期中都联系在一起。

 

数字孪生又称“数字双胞胎”，是将工业产品、制造系统、城市等复杂物理系统的结构、状态、行为、功能和性能映射到数字化的虚拟世界，通过实时传感、连接映射、精确分析和沉浸交互来刻画、预测和控制物理系统，实现复杂系统虚实融合，使系统全要素、全过程、全价值链达到最大限度的闭环优化。

 

数字孪生技术帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，在生产过程中也可同步优化整个企业流程，最终实现高效的柔性生产，快速创新及上市，锻造企业持久竞争力。

 

数字孪生技术是制造企业迈向工业4.0战略目标的关键技术，通过掌握产品信息及其生命周期过程的数字思路将所有阶段（产品创意、设计、制造规划、生产和使用）衔接起来，并连接到可以理解这些信息并对其做出反应的生产智能设备。数字孪生基于物理实体的基本状态，以动态实时的方式将建立的模型、收集的数据做出高度写实的分析，用于物理实体的监测、预测和优化。另外，数字孪生作为边缘侧技术，可以有效连接设备层和网络层，成为工业互联网平台的知识萃取工具，不断将工业系统中的碎片化知识传输到工业互联网平台中，不同成熟度的数字孪生体，将不同颗粒度的工业知识重新组装，通过工业APP进行调用。因此，工业互联网平台是数字孪生的孵化床，数字孪生是工业互联网平台的重要场景。



数字孪生的基础是什么？

 

数据是数字孪生最核心的要素，它源于物理实体、虚拟模型、服务系统，同时在融合处理后又融入到各部分中，推动了各部分的运转。因此，数据的采集是数字孪生的基础。各个设备厂家在开发过程中，为了更好地适应不同用途场景的复杂环境，体现出设备的特点，不同的厂家使用了不同的现场总线，不同的设备之间又需要不同的设备通讯协议来可靠地传输数据。目前市场上至少有几千种以上的设备通信协议，如modbus、HART、ASI、PPI、TCP/IP、NetBEUI、MPI以及工业以太网等，种类繁多的协议所产生的数据格式完全不同。硬件设备的端口类型也是五花八门，给设备互通带来很大难度，形成信息孤岛。

 

要实现从控制系统中读取设备数据就需要经过数据格式解析、数据结构重新定义、数据逻辑重新定义等，对原生数据进行清洗，进而从出众多数据中提取关键、有效的部分并进行输出。

 

物通博联自主研发生产的WG系列工业智能网关，支持5G、4G、WIFI、有线以太网等接入方式接口丰富，适配各种场景，具有强大的数据采集能力，支持众多协议、快速采集算法，同时采集多种设备；数据采集后还会进行数据过滤、报警、跳变、公式、本地编程等边缘计算，将数据标准化后支持MQTT协议接入各种平台和工业软件，内嵌看门狗、看护程序、工业级设计，实现无人值守，安全可靠。同时支持开放式通信标准和API自定义协议接入，可确保数据传输的稳定性，降低数据传输的延时，实现边缘数据采集的高速、高可靠和高适应性，为后续数字孪生系统运行提供重要的基础。