数字孪生背后的关键技术是啥( 五 )


数字孪生背后的关键技术是啥

产品的数字化双胞胎产品的数字化双胞胎背后的关键技术涉及以下几个方面:
数字建模这里的数字建模不仅指代对产品几何机构和外形的三维建模。对产品内部件的运动约束,接触形式,电气系统,软件与控制算法等信息进行全数字化的建模技术同样是建设产品数字化双胞胎的基础技术。
一体化的仿真验证对单个维度物理性能或系统性能进行数值仿真的技术在当前已经比较成熟。然而,对于复杂的实际产品,其运行时的性能涉及到多物理场、多学科的综合作用。举例而言,对海上漂浮的风力发电平台进行产品数字化双胞胎开发,就需要同时集成涡轮叶片的空气动力特性、浮体的水动力特性、浮体的结构变形特性,发电系统的响应特性,控制系统的逻辑与算法等多个方面的一体化仿真验证技术。
为此,在数字化模型的基础上,基于单个系统或多个系统的联合仿真对产品的性能进行预测分析同样是实现产品数字化双胞胎的重要技术。
其他技术实现完备的产品数字化双胞胎,还需要建模和仿真之外的其他技术,如创成式设计技术,基于历史数据的仿真结果校准技术等等。
2. 生产的数字化双胞胎生产的数字化双胞胎针对于生产装配的过程,在产品实际投入生产之前通过仿真等手段验证制造流程在各个条件下的实际效果,最终达到加快生产速度与稳定性的目的。
数字孪生背后的关键技术是啥

生产流程的数字化双胞胎数字孪生背后的关键技术是啥

生产执行阶段的数字化双胞胎生产的数字化双胞胎背后包括以下几个方面的关键技术:
生产规划建模与仿真对各个生产单元及其在一起共同工作时的生产流程进行建模与仿真,是建立生产的数字化双胞胎的基础。这其中包括对各个生产单元的数字化建模与展示,也包括对物料流、排程排产逻辑、自动引导车(AGV)控制算法等生产流程的数值仿真。
虚拟的生产调试在生产的执行阶段,对各个生产单元内的工作流程与效率进行的过程建模与仿真,也是生产的数字化双胞胎的重要基础。这其中可以包括机械设备自动化操作过程的仿真,例如在汽车的装配过程中,对多个协同工作的机器手臂控制算法进行虚拟调试,是验证总体结果,保证生产顺利进行的重要步骤。另一方面,在自动化运行的设备之外,对生产单元内人机交互过程的仿真和调试也是生产的数字化双胞胎的背后技术之一。
3. 性能的数字化双胞胎性能的数字化双胞胎,既包括实际生产产品的生产执行阶段的生产性能数字化双胞胎,也包括产品投入使用时的产品性能数字化双胞胎。前者面向的是工厂与制造商,基于生产线的实际情况与运行信息反馈对生产的数字化双胞胎进行调整与优化;后者面向的是产品的使用客户,基于物理传感器等信息对具体产品的实际特性进行提取与分析,实现预测性维护等功能,也可以通过产品的实际运行信息反馈指导产品的设计方案。
数字孪生背后的关键技术是啥

性能的数字化双胞胎总体而言,性能的数字化双胞胎将从物理实体中获得数据输入,并通过数据分析将实际结果反馈到整个数字化双胞胎体系中,产生封闭的决策循环。下面这个视频就是性能的数字化双胞胎应用的一个实例:
https://new.siemens.com/global/en/company/stories/research-technologies/digitaltwin/passion-for-digital-twins.html实现性能的数字化双胞胎需要以下几类关键技术:


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