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數(shù)字孿生已經(jīng)成為當(dāng)今各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要工具，被譽(yù)為是一種創(chuàng)新性技術(shù)，也是一種引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的思想和方法。從2016年到2018年，Gartner連續(xù)三年將數(shù)字孿生列為十大戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)，突顯了其在科技領(lǐng)域的重要性。2019年，Gartner進(jìn)一步指出，數(shù)字孿生已經(jīng)進(jìn)入了期望膨脹期頂峰，將在未來(lái)5年內(nèi)帶來(lái)破壞性創(chuàng)新。數(shù)字孿生不僅是一種技術(shù)，更是一種思想和方法，它通過(guò)數(shù)字化復(fù)制現(xiàn)實(shí)世界中的物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)體系統(tǒng)的虛擬仿真和監(jiān)控，為企業(yè)帶來(lái)了全新的管理和控制方式。

數(shù)字孿生技術(shù)詳解

數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴(lài)的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是可視化技術(shù)結(jié)合視頻融合、BIM、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，搭建了現(xiàn)實(shí)廠區(qū)建筑及生產(chǎn)設(shè)備、管線等設(shè)施的三維場(chǎng)景，將廠區(qū)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、日常管理信息進(jìn)行智慧管控，確保其科學(xué)、高效、安全、智慧運(yùn)行。

數(shù)字孿生的內(nèi)涵可以用“一項(xiàng)通用技術(shù)、兩大孿生空間、三大技術(shù)要素、四大功能等級(jí)和五大典型性特征”來(lái)表述。數(shù)字孿生是一項(xiàng)支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的使能技術(shù)，它綜合性運(yùn)用感知、計(jì)算、建模等信息技術(shù)，通過(guò)軟件定義，對(duì)物理空間進(jìn)行表述、診斷、預(yù)測(cè)、決策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理空間與賽博空間的交互映射。

級(jí)別一：表述，通過(guò)感知設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)，對(duì)物理實(shí)體各要素進(jìn)行檢驗(yàn)和動(dòng)態(tài)表述。

級(jí)別二：診斷，剖析歷史數(shù)據(jù)，查驗(yàn)功能、性能變化的原因。

級(jí)別三：預(yù)測(cè)，表明各類(lèi)模式的關(guān)系，預(yù)測(cè)未來(lái)。

級(jí)別四：決策，在剖析過(guò)去和預(yù)測(cè)未來(lái)的基礎(chǔ)上，對(duì)行為進(jìn)行引導(dǎo)。

數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

典型性的數(shù)字孿生場(chǎng)景應(yīng)用：

數(shù)字化設(shè)計(jì)：數(shù)字孿生+產(chǎn)品創(chuàng)新。數(shù)字孿生技術(shù)打造產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字孿生體，在賽博空間進(jìn)行系統(tǒng)化仿真，實(shí)現(xiàn)反饋式設(shè)計(jì)、迭代式創(chuàng)新和持續(xù)性?xún)?yōu)化。目前，在汽車(chē)、輪船、航空航天、精密裝備制造等領(lǐng)域，已普遍性展開(kāi)原型設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、數(shù)字化樣機(jī)等形式的數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)踐。

虛擬工廠：數(shù)字孿生+生產(chǎn)制造全過(guò)程監(jiān)管。在賽博空間打造出映射物理空間的虛擬車(chē)間、數(shù)字工廠，促進(jìn)物理實(shí)體與數(shù)字虛體之間的數(shù)據(jù)雙向動(dòng)態(tài)交互，依據(jù)賽博空間的變化及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝、優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，提升 生產(chǎn)效率。

設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)：數(shù)字孿生+設(shè)備管理。開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)設(shè)備數(shù)字孿生體并與物理實(shí)體同步交付，實(shí)現(xiàn)設(shè)備生命周期數(shù)字化管理，同時(shí)依托于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集與數(shù)字孿生體分析，提供產(chǎn)品故障分析、壽命預(yù)測(cè)、遠(yuǎn)程管理等增值服務(wù)，增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，減少運(yùn)維成本，強(qiáng)化企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

智慧城市：數(shù)字孿生+城市運(yùn)作管理。建設(shè)城市數(shù)字孿生體，以定量與定性結(jié)合的形式，在數(shù)字世界預(yù)演天氣環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、人口土地、產(chǎn)業(yè)交通等要素的交互運(yùn)作，繪制“城市畫(huà)像”，支撐決策者在物理世界實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃“一張圖”、城市難題“一眼明”、城市治理“一盤(pán)棋”的綜合性效益最優(yōu)化布局。

智慧醫(yī)療：數(shù)字孿生+醫(yī)療服務(wù)。將數(shù)字孿生與醫(yī)療服務(wù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)作機(jī)理和醫(yī)療設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、模擬和仿真，加快科研創(chuàng)新向臨床實(shí)踐的轉(zhuǎn)化速度，提升 醫(yī)療診斷效率，優(yōu)化醫(yī)療設(shè)備質(zhì)控監(jiān)管。

超維數(shù)字孿生預(yù)測(cè)性運(yùn)維

預(yù)測(cè)性維護(hù)是基于大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的維護(hù)方式，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，預(yù)測(cè)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，從而提前采取維護(hù)措施，避免設(shè)備停機(jī)造成的生產(chǎn)損失。預(yù)測(cè)性維護(hù)有效地解決了傳統(tǒng)維護(hù)方式中存在的盲目性和不及時(shí)性問(wèn)題，降低了維護(hù)成本，提高了設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性。

結(jié)合用戶(hù)的深度業(yè)務(wù)邏輯與三維可視化技術(shù)，超維機(jī)器人為各領(lǐng)域用戶(hù)提供全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字孿生一站式解決方案。并通過(guò)自主研發(fā)的AIoT聯(lián)合巡檢平臺(tái)為數(shù)據(jù)賦能，驅(qū)動(dòng)“智能+”在各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的滲透，助力企業(yè)獲取實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)情況并快速形成決策，實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型。

解決方案

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析：數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)建立真實(shí)環(huán)境的虛擬模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自來(lái)水廠各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)行狀況。這包括水質(zhì)、水壓、設(shè)備狀態(tài)等。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，運(yùn)營(yíng)人員可以快速識(shí)別潛在問(wèn)題，并采取即時(shí)措施。

2. 運(yùn)行優(yōu)化與效率提升：數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)模擬水廠系統(tǒng)，幫助運(yùn)營(yíng)人員優(yōu)化運(yùn)行策略。這可包括管網(wǎng)優(yōu)化、設(shè)備調(diào)整等，以提高自來(lái)水廠的整體效率，減少能耗，并確保穩(wěn)定的水源供應(yīng)。

3. 設(shè)備維護(hù)與預(yù)測(cè)性維護(hù)：數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)，提供對(duì)設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)估。通過(guò)分析數(shù)字孿生模型，運(yùn)營(yíng)人員可以實(shí)施預(yù)測(cè)性維護(hù)，避免設(shè)備突發(fā)故障，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低維護(hù)成本。

4.安全管理與緊急響應(yīng)：數(shù)字孿生技術(shù)允許實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)及設(shè)備運(yùn)行，有助于快速識(shí)別異常情況。在緊急情況下，運(yùn)營(yíng)人員可以迅速采取措施，包括遠(yuǎn)程關(guān)閉閥門(mén)、調(diào)整水質(zhì)處理參數(shù)等，以確保公共安全。

5.培訓(xùn)與模擬：利用數(shù)字孿生技術(shù)，自來(lái)水廠人員可以進(jìn)行模擬演練，提高應(yīng)對(duì)緊急情況的能力。此外，數(shù)字孿生技術(shù)還可用于培訓(xùn)新員工，幫助他們更好地理解自來(lái)水廠的運(yùn)作和管理。

通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，我們能夠預(yù)測(cè)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，并采取及時(shí)的維護(hù)措施，從而避免了因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷和額外的維修成本。這種智能化的維護(hù)模式不僅提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，還提升了生產(chǎn)效率和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)字孿生技術(shù)和預(yù)測(cè)性維護(hù)將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為工業(yè)生產(chǎn)提供更加智能、可靠的解決方案，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和持續(xù)創(chuàng)新。