数字孪生背后的关键技术是啥( 四 )
西门子认为,解决方案只有一个,那就是数字化(Digitalization)。其核心技术在西门子称之为“数字孪生(Digital Twin) ”。
它背后的逻辑是这样的:当制造商想要开发一款新产品时,他首先通过软件在虚拟的数字世界中进行设计、仿真和测试;之后再进入数字化的生产流程,这意味着从原料采购、订单管理、生产制造到质量管理的每一个环节都可以收集数据,并互相打通;之后这些生产过程中的数据又可以回到虚拟的数字世界,进一步的优化产品性能和生产效率。
在西门子数字化解决方案的帮助下,意大利豪车品牌玛莎拉蒂生产出了全新一代的Ghibli跑车。通过对软件里的数字化模型进行设计和测试,玛莎拉蒂缩短了30%的新款车型设计开发时间,将跑车上市的时间缩短16个月,而采用了西门子MES系统(生产执行系统)后,Ghibli跑车的产量提升了3倍,却又保持了不变的品质。
人生只要过得平凡快乐 谁说这样不伟大呢
■网友
数字孪生对应于英语 Digital Twin 的概念,目前也有数字双孪,数字映射和数字化双胞胎等不同译法。本回答中将采用西门子官网内采用的译法——数字化双胞胎指代 Digital Twin 这一概念。
在文章开始之前,这段视频或许可以帮助你对数字化双胞胎的概念有一个直观的理解。
Digital Twinhttps://www.zhihu.com/video/1210905170022240256数字化双胞胎的概念与其背后的技术简述根据西门子对数字化双胞胎技术的定义 ,数字化双胞胎是实际产品或流程的虚拟表示,用于理解和预测对应物的性能特点。 在投资实体原型和资产之前,可使用数字化双胞胎在整个产品生命周期中仿真、预测和优化产品与生产系统 。通过结合多物理场仿真、数据分析和机器学习功能,数字化双胞胎不再需要搭建实体原型,即可展示设计变更、使用场景、环境条件和其他无限变量所带来的影响,同时缩短开发时间,并提高成品或流程的质量。
手动给上面这段可能 “不明觉厉” 的定义画两个和本问题相关的小重点:
整个产品生命周期这里产品的生命周期特指设计阶段,生产装配阶段和使用维护阶段三个部分。这三个阶段分别面对设计人员、制造人员与用户等不同的对象,涉及和产生的数据类型也各有不同,同时这些数据信息又存在着以产品为核心的紧密关系。西门子将数字化双胞胎在这三个阶段的应用分别称为:产品的数字化双胞胎、生产的数字化双胞胎和性能的数字化双胞胎,这三种数字化双胞胎涵盖了产品和生产生命周期的所有阶段产生的信息与数据。
结合多物理场仿真、数据分析和机器学习数字化双胞胎并不局限于单纯的数值仿真或者机器学习技术。相对于传统的数值仿真方法,数字化双胞胎可以应用物理实体反馈的数据进行自我学习和完善;另一方面,相对于机器学习,数字化双胞胎可以通过对物理过程的仿真和领域知识提供更加准确的理解与预测。
作为一个正在不断发展的进化的概念,实现数字化双胞胎需要数值仿真、机器学习等多个领域内的多种技术。本回答内将针对数字化双胞胎在产品生命周期内三个阶段的应用,简要叙述它们背后的一部分主要技术,并在最后放飞自我,做一个简要的总结和展望。
1. 产品的数字化双胞胎产品的数字化双胞胎内包含有产品所有设计元素的信息,如产品的三维几何模型,系统工程模型,BOM表,一维至三维、多学科的仿真模型,电气系统设计,软件与控制系统设计等。它可以在产品的设计阶段预测产品的各项物理性能及整体性能,并在虚拟环境中对产品进行调整或优化。
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