В этой статье я объясню прошлое, настоящее и будущее цифровых двойников с десяти точек зрения.

Каталог здесь, вы можете ознакомиться с ним самостоятельно

1. Что такое цифровой двойник?
2. Как работают цифровые двойники (принцип)
3. Какие проблемы решает цифровой двойник? (графика)
4. Откуда берутся цифровые двойники? (кто придумал)
5. На каком этапе будет использоваться цифровой двойник?
6. Зачем разрабатывать цифрового двойника? Как спроектировать?
7. Преимущества цифровых двойников
8. Какие бывают случаи? (графика)
9. Каковы последствия для отрасли?
10. В каких отраслях лучше применить? (график отраслевого примера + видео)

во-первых

1. Что такое цифровой двойник?

Цифровой двойник — это цифровое представление физического объекта, процесса или услуги. Цифровые двойники могут быть цифровыми копиями объектов физического мира, таких как реактивные двигатели или ветряные электростанции, или даже более крупных объектов, таких как здания или даже целые города.

Целое интеллектуальное сообщество, созданное цифровыми двойниками: визуализация от EasyV Digital Twins

Yizhiwei｜Digital Twin World｜Платформа визуализации EasyV｜Визуализация данных

В дополнение к физическим активам технология цифровых двойников может использоваться для репликации процессов, сбора данных для прогнозирования того, как они будут работать.

По сути, цифровой двойник — это компьютерная программа, которая использует данные реального мира для создания симуляций, предсказывающих, как будет работать продукт или процесс. Эти программы могут интегрировать IoT, искусственный интеллект и программную аналитику для повышения производительности.

Благодаря достижениям в таких факторах, как машинное обучение и большие данные, эти виртуальные модели стали одним из основных элементов современной инженерии для внедрения инноваций и повышения производительности.

Короче говоря, создайте технологическую тенденцию, которая может улучшить стратегические,Предотвратите дорогостоящие сбои физических объектов, а также за счет использования расширенной аналитики, возможностей мониторинга и прогнозирования, тестирования процессов и сервисов.

2. Как работает цифровой двойник? (принцип)

Рождение цифрового двойника начинается, когда специалисты по прикладной математике или науке о данных изучают физические и эксплуатационные данные физического объекта или системы для разработки математической модели, имитирующей исходный объект.

Разработчики, создающие цифрового двойника, обеспечивают, чтобы модель виртуального компьютера могла получать обратную связь от датчиков, собирающих данные из реального мира. Это позволяет цифровой версии имитировать и имитировать то, что произошло с оригиналом в режиме реального времени, создавая возможность получить представление о производительности и любых потенциальных проблемах.

Цифровые двойники могут быть как простыми, так и сложными, в зависимости от потребностей пользователя, с различными объемами данных, определяющими, насколько точно модель имитирует физическую версию реального мира.

Близнецы могут использоваться с прототипами для предоставления отзывов о продукте по мере его разработки или даже в качестве самого прототипа для имитации того, что может произойти с физической версией при создании.

3. Какие проблемы решает?

Поскольку его можно использовать в самых разных отраслях, от автомобилестроения до здравоохранения и производства электроэнергии, его применяли для решения множества задач. Эти задачи включают испытания на усталость и коррозионную стойкость морских ветряных турбин и повышение эффективности гоночных автомобилей. Другие приложения включают моделирование больниц для определения рабочего процесса и кадрового обеспечения для выявления улучшений программы.

Цифровые двойники позволяют пользователям исследовать решения для продления жизненного цикла продукта, улучшения производства и процессов, а также для разработки продукта и тестирования прототипов.В этом случае цифровой двойник может виртуально представлять проблему, поэтому решения можно разрабатывать и тестировать в программе, а не в реальном мире.

Из кейса цифрового двойника EasyV

4. Кто это придумал?

Концепция цифровых двойников была впервые предложена Дэвидом Гелернтером в его книге «Зеркальные миры» 1991 года, а Майкл Гривз из Технологического института Флориды применил эту концепцию к производству.

К тому времени, когда Гривз официально представил концепцию цифровых двойников на конференции Общества инженеров-технологов в Трое, штат Мичиган, в 2002 году, он перешел в Мичиганский университет.

Тем не менее, НАСА было первым, кто принял концепцию цифровых близнецов, и в отчете о дорожной карте 2010 года Джон Викерс из НАСА назвал эту концепцию. Идея была использована для создания цифровых моделей капсулы и транспортного средства для испытаний.

Концепция цифровых двойников получила дальнейшее распространение в 2017 году, когда Gartner включил ее в десятку основных стратегических технологических тенденций. С тех пор эта концепция используется во все большем количестве промышленных приложений и процессов.

5. На каком этапе следует использовать цифрового двойника?

Цифровые двойники можно разделить на три основные категории, которые показывают разное время, когда можно использовать процесс:

• Прототип цифрового двойника (DTP)- Это делается до того, как будет создан физический продукт
• Экземпляр цифрового двойника (DTI)– Завершается после изготовления продукта, чтобы можно было протестировать различные сценарии использования.
• Агрегация цифровых двойников (DTA)– Сбор информации DTI для определения функциональных возможностей продукта, прогнозов эксплуатации и тестирования рабочих параметров.

Эти общие типы могут служить различным целям, включая планирование логистики, разработку и модернизацию продукта, контроль/управление качеством и системное планирование.

Всякий раз, когда необходимо протестировать продукт или процесс, будь то проектирование, внедрение, мониторинг или улучшение, цифровой двойник можно использовать для экономии времени и денег.

Yizhiwei｜Digital Twin World｜Платформа визуализации EasyV｜Визуализация данных

6. Зачем разрабатывать цифрового двойника? Как спроектировать?

Как упоминалось выше, цифровые двойники могут создаваться для различных приложений, таких как тестирование прототипов или проектов, оценка того, как продукт или процесс работает в различных условиях, а также определение и мониторинг жизненных циклов.

Конструкции цифровых двойников тестируются путем сбора данных и создания вычислительных моделей. Это может включать интерфейсы между цифровыми моделями и реальными физическими объектами для отправки и получения обратной связи и данных в режиме реального времени.

Большинство компаний предпочитают искать профессиональных компаний цифровых двойников для разработки проектов цифровых двойников. К таким отечественным компаниям относятся:

Визуализация цифрового двойника Hangzhou Yizhiwei EasyV, визуализация Alibaba Cloud DATAV, Tencent Yunguang Qiyuan RAYdata и т. д.

Yizhiwei｜Digital Twin World｜Платформа визуализации EasyV｜Визуализация данных

данные

Цифровому двойнику требуются данные об объекте или процессе, чтобы создать виртуальную модель, которая может представлять поведение или состояние реального элемента или процесса. Эти данные могут относиться к жизненному циклу продукта, включая проектные спецификации, производственный процесс или техническую информацию. Он также может включать производственную информацию, включая оборудование, материалы, детали, методы и контроль качества. Данные также могут иметь отношение к операциям, таким как обратная связь в режиме реального времени, исторический анализ и записи о техническом обслуживании. Другие данные, используемые при проектировании цифровых двойников, могут включать бизнес-данные или процедуры окончания срока службы.

Модель

После сбора данных их можно использовать для создания вычислительных аналитических моделей, чтобы показать производительность, предсказать усталость и другие состояния, а также определить поведение. Эти модели могут предписывать действия на основе инженерного моделирования, физики, химии, статистики, машинного обучения, искусственного интеллекта, бизнес-логики или целей. Эти модели можно отображать с помощью 3D-представлений и моделирования дополненной реальности, чтобы помочь людям понять результаты исследований.

Ссылка на сайт

Результаты цифровых двойников можно связать для создания обзора, например, взяв результаты от двойников оборудования и поместив их в двойник производственной линии, который затем может информировать цифрового двойника фабричного масштаба. Таким образом, используя связанные цифровые двойники, интеллектуальные промышленные приложения можно использовать для разработки и улучшения реальных операций.

7. Преимущества цифровых двойников

Преимущества цифровых двойников зависят от того, когда и где они используются. Например, использование цифровых двойников для мониторинга существующих продуктов**, таких как ветряные турбины или нефтепроводы, может снизить затраты на техническое обслуживание и сэкономить миллионы на сопутствующих расходах. **Цифровые двойники также можно использовать для создания прототипов перед производством, что позволяет сократить количество дефектов продукции и сократить время выхода на рынок. Другие примеры использования цифровых двойников могут включать в себя совершенствование процессов, будь то мониторинг численности персонала на основе результатов или согласование цепочек поставок с требованиями производства или обслуживания.

Общие преимущества включают повышенную надежность и доступность благодаря мониторингу и моделированию для повышения производительности. Они также могут снизить риск несчастных случаев и незапланированных простоев из-за сбоев, снизить затраты на техническое обслуживание за счет прогнозирования сбоев до их возникновения и гарантировать, что производственные цели не будут поставлены под угрозу за счет планирования обслуживания, ремонта и заказа запасных частей.Цифровые двойники также могут обеспечить непрерывное улучшение за счет анализа пользовательских моделей и обеспечения качества продукции за счет тестирования производительности в режиме реального времени.

Однако, несмотря на все преимущества, цифровые двойники подходят не для всех ситуаций из-за дополнительной сложности. Некоторые бизнес-задачи вообще не требуют цифрового двойника и могут быть решены без затрат времени и средств.

8. Какие бывают случаи?

цифровой двойникПримеры можно найти в отрасли и за ее пределами для производства, обслуживания и предотвращения отказов/мониторинга жизненного цикла.

Приложения варьируются от датчиков телеметрии, обеспечивающих обратную связь с транспортным средством, до использования программ цифровых двойников в автомобилях, моделирования процессов с помощью цифровых двойников для улучшения производственных процессов и здравоохранения, где датчики могут информировать цифровых двойников для мониторинга и прогнозирования состояния здоровья пациентов.

На примере умной парковки EasyV

Что касается проектов, связанных с цифровыми близнецами, оценка дела может быть перенесена в Yizhiwei｜Digital Twin World｜Платформа визуализации EasyV｜Визуализация данных

9. Каково влияние цифровых двойников на отрасль?

Благодаря интеграции таких технологий, как искусственный интеллект, машинное обучение и программная аналитика с данными, цифровой двойник создает смоделированную модель, которую можно обновлять вместе с физической копией или вместо нее. Это позволяет компаниям оценить полностью компьютеризированный цикл разработки от проектирования до развертывания и даже вывода из эксплуатации.

Имитируя физические активы, платформы и операции для создания непрерывных данных, цифровые двойники позволяют отраслям прогнозировать время простоя, реагировать на изменение среды, тестировать усовершенствования конструкции и многое другое.

Цифровые двойники играют ключевую роль в развитии Индустрии 4.0, обеспечивая автоматизацию, обмен данными и процессы совместного производства, а также снижая риски запуска продукта. Сотрудники отрасли могут отслеживать операции в режиме реального времени, заранее предупреждать о возможных сбоях и обеспечивать оптимизацию и оценку производительности в режиме реального времени, сводя к минимуму потери производительности.

10. В каких отраслях лучше применить?

Цифровые двойники используются в самых разных отраслях для самых разных приложений и целей. Некоторые известные примеры включают:

Производство

Цифровые двойники могут сделать производство более эффективным и простым, а также сократить время производства.

машина

Примером использования цифровых двойников в автомобильной промышленности является сбор и анализ данных о работе транспортного средства с целью оценки его состояния в режиме реального времени и информирования об улучшениях продукта.

Визуализация данных с интеллектуального автомобиля EasyV

Розничная торговля

За пределами производства и промышленности цифровые двойники используются в розничной торговле для моделирования и повышения качества обслуживания клиентов, будь то в торговом центре или в отдельном магазине.

Общие шаблоны от EasyV для визуализации данных о розничной торговле

здравоохранение

Сектор здравоохранения получает выгоду от цифровых двойников в таких областях, как донорство органов, хирургическое обучение и снижение хирургического риска. Система также моделирует поток людей через больницы и пути, где могут существовать инфекции и кто может подвергаться риску заражения.

управление стихийными бедствиями

Глобальное изменение климата оказало влияние на мир в последние годы, но цифровые двойники могут помочь решить эту проблему, создав более интеллектуальную инфраструктуру, планы реагирования на чрезвычайные ситуации и мониторинг изменения климата.

На примере системы контроля наводнений EasyV в области водного хозяйства

Умный город

Цифровые двойники также могут помочь городам стать более устойчивыми в экономическом, экологическом и социальном плане. Виртуальные модели могут направлять решения по планированию и обеспечивать решения многих сложных проблем, с которыми сталкиваются современные города. Например, реагирование на проблемы в реальном времени может основываться на информации в реальном времени от цифровых двойников, что позволяет таким активам, как больницы, реагировать на кризисы.

Из кейса EasyV для умного города