《工業設備數字孿生白皮書》：總體框架模型與方法論
http://www.sharifulalam.com 2023-03-21 14:14
極速導讀
國家工業信息安全發展研究中心發布了《工業設備數字孿生白皮書》。該白皮書系統介紹了數字孿生的起源、發展和工業應用現狀，從實施要素維度提出工業設備數字孿生的總體框架模型，針對工業設備數字孿生實施中面臨的痛點問題，從工業設備系統生產商、用戶、工業設備數字孿生系統開發商等視角研究提出工業設備數字孿生系統實施成熟度評估模型，為評估工業設備數字孿生系統的實施準備和成效提供了方法論，圍繞數字孿生在不同行業應用場景提供了風電設備、工程裝備、數控機床等11類設備、32個數字孿生典型案例。
內容簡介
01工業設備數字孿生系統概念
工業設備數字孿生系統是以具體應用需求為目標，基于實體數字建模、物聯網、大數據、人工智能等多融合技術，通過構建物理空間與數字空間之間的閉環數據交換通道，實現數字空間和工業設備的虛實客觀映射，在數字空間對物理設備的實時狀態進行呈現，并對歷史狀態進行記錄。基于其狀態的映射和記錄，面向具體應用需求，對物理空間的活動進行分析決策支持或閉環控制，并支持設備實體與數字孿生系統的雙向迭代優化。其包括實現以上目標的物理設備、傳感系統、計算系統、實體數字模型、數據模型、算法模型以及相應的應用軟件。
02工業設備數字孿生系統總體框架
基于工業設備數字孿生系統的定義，白皮書提出了一種面向工程應用的工業設備數字孿生系統總體框架。完整的工業設備數字孿生系統包含了物理空間、虛實交互、數字空間三個模塊。在工業數字孿生系統中，依托虛實交互模塊的感知與反饋控制通路，根據工業生產活動的真實數據和智能應用的反饋控制指令實現物理實體與虛擬實體的精準映射、交互融合和智能反饋控制，服務于研發設計、生產制造、智能運維、運行優化、智能決策等工業生產全過程。同時，物理空間和數字空間的功能又可在生產運行中進行持續改進迭代升級。如下圖所示。
03工業設備數字孿生技術應用場景
工業設備構建的數字孿生系統應用可以貫穿工業設備的整個生命周期，解決工業設備在設計、制造、調試、運行、維護、報廢、營銷階段的問題，從而提升設備從設計到報廢過程的智能化水平。
04工業設備數字孿生技術應用價值模式
工業設備數字孿生技術創造的價值功能，除了滿足企業已經存在的需求外，還將帶動新需求，拓寬企業視野，打破市場邊界，衍生新興產業。當前，工業設備數字孿生技術應用應以價值實現為最終目的，我們從價值本質和應用對象兩個視角出發，總結工業設備數字孿生技術應用價值。
（1）價值本質視角
當前工業設備數字孿生技術對企業的四個價值本質體現在：提質、降本、創收、增效。緊緊圍繞價值本質數字孿生技術為企業創造價值，賦予企業價值理念。
（2）應用對象視角
實施工業設備數字孿生系統可在不同方面為工業設備生產商、用戶帶來不同方面的價值收益。
05工業數字孿生應用現狀
數字孿生作為驅動數字化轉型與創新的技術，已經開始助力生產力的變革和升級，改變人們的生產和生活方式。隨著科學技術的進步發展，數字孿生的應用領域由最初的航空航天正逐步擴展至工業生產、建筑建設、醫療健康、城市管理、環境保護、安全急救、智慧農業、船舶航運、油氣開采、電力輸送等更加廣闊的領域。隨著對數字孿生技術的理論技術體系的深入探索，并以行業應用為導向，通過與具體領域知識深度融合，數字孿生逐漸融入各行各業，特別是在工業領域發揮越來越重要的作用。
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