數字孿生是什么意思

 

2002年12月3日，密歇根大學Michael Grieves教授在PLM中心啟動會上，首次明確提出數字孿生這一概念，他稱之為“PLM的一個理想化概念”，他認為通過物理設備的數據，可以在虛擬（信息）空間構建一個表征該物理設備的虛擬實體和子系統，并且這種聯系不是單向和靜態的，而是在整個產品的生命周期中都聯系在一起。

 

數字孿生又稱“數字雙胞胎”，是將工業產品、制造系統、城市等復雜物理系統的結構、狀態、行為、功能和性能映射到數字化的虛擬世界，通過實時傳感、連接映射、精確分析和沉浸交互來刻畫、預測和控制物理系統，實現復雜系統虛實融合，使系統全要素、全過程、全價值鏈達到最大限度的閉環優化。

 

數字孿生技術幫助企業在實際投入生產之前即能在虛擬環境中優化、仿真和測試，在生產過程中也可同步優化整個企業流程，最終實現高效的柔性生產，快速創新及上市，鍛造企業持久競爭力。

 

數字孿生技術是制造企業邁向工業4.0戰略目標的關鍵技術，通過掌握產品信息及其生命周期過程的數字思路將所有階段（產品創意、設計、制造規劃、生產和使用）銜接起來，并連接到可以理解這些信息并對其做出反應的生產智能設備。數字孿生基于物理實體的基本狀態，以動態實時的方式將建立的模型、收集的數據做出高度寫實的分析，用于物理實體的監測、預測和優化。另外，數字孿生作為邊緣側技術，可以有效連接設備層和網絡層，成為工業互聯網平臺的知識萃取工具，不斷將工業系統中的碎片化知識傳輸到工業互聯網平臺中，不同成熟度的數字孿生體，將不同顆粒度的工業知識重新組裝，通過工業APP進行調用。因此，工業互聯網平臺是數字孿生的孵化床，數字孿生是工業互聯網平臺的重要場景。



數字孿生的基礎是什么？

 

數據是數字孿生最核心的要素，它源于物理實體、虛擬模型、服務系統，同時在融合處理后又融入到各部分中，推動了各部分的運轉。因此，數據的采集是數字孿生的基礎。各個設備廠家在開發過程中，為了更好地適應不同用途場景的復雜環境，體現出設備的特點，不同的廠家使用了不同的現場總線，不同的設備之間又需要不同的設備通訊協議來可靠地傳輸數據。目前市場上至少有幾千種以上的設備通信協議，如modbus、HART、ASI、PPI、TCP/IP、NetBEUI、MPI以及工業以太網等，種類繁多的協議所產生的數據格式完全不同。硬件設備的端口類型也是五花八門，給設備互通帶來很大難度，形成信息孤島。

 

要實現從控制系統中讀取設備數據就需要經過數據格式解析、數據結構重新定義、數據邏輯重新定義等，對原生數據進行清洗，進而從出眾多數據中提取關鍵、有效的部分并進行輸出。

 

物通博聯自主研發生產的WG系列工業智能網關，支持5G、4G、WIFI、有線以太網等接入方式接口豐富，適配各種場景，具有強大的數據采集能力，支持眾多協議、快速采集算法，同時采集多種設備；數據采集后還會進行數據過濾、報警、跳變、公式、本地編程等邊緣計算，將數據標準化后支持MQTT協議接入各種平臺和工業軟件，內嵌看門狗、看護程序、工業級設計，實現無人值守，安全可靠。同時支持開放式通信標準和API自定義協議接入，可確保數據傳輸的穩定性，降低數據傳輸的延時，實現邊緣數據采集的高速、高可靠和高適應性，為后續數字孿生系統運行提供重要的基礎。