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極速導(dǎo)讀

國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心發(fā)布了《工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生白皮書》。該白皮書系統(tǒng)介紹了數(shù)字孿生的起源、發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，從實施要素維度提出工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生的總體框架模型，針對工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生實施中面臨的痛點問題，從工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)生產(chǎn)商、用戶、工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)開發(fā)商等視角研究提出工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)實施成熟度評估模型，為評估工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)的實施準備和成效提供了方法論，圍繞數(shù)字孿生在不同行業(yè)應(yīng)用場景提供了風(fēng)電設(shè)備、工程裝備、數(shù)控機床等11類設(shè)備、32個數(shù)字孿生典型案例。

內(nèi)容簡介

01工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)概念

工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)是以具體應(yīng)用需求為目標，基于實體數(shù)字建模、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等多融合技術(shù)，通過構(gòu)建物理空間與數(shù)字空間之間的閉環(huán)數(shù)據(jù)交換通道，實現(xiàn)數(shù)字空間和工業(yè)設(shè)備的虛實客觀映射，在數(shù)字空間對物理設(shè)備的實時狀態(tài)進行呈現(xiàn)，并對歷史狀態(tài)進行記錄。基于其狀態(tài)的映射和記錄，面向具體應(yīng)用需求，對物理空間的活動進行分析決策支持或閉環(huán)控制，并支持設(shè)備實體與數(shù)字孿生系統(tǒng)的雙向迭代優(yōu)化。其包括實現(xiàn)以上目標的物理設(shè)備、傳感系統(tǒng)、計算系統(tǒng)、實體數(shù)字模型、數(shù)據(jù)模型、算法模型以及相應(yīng)的應(yīng)用軟件。

02工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)總體框架

基于工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)的定義，白皮書提出了一種面向工程應(yīng)用的工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)總體框架。完整的工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)包含了物理空間、虛實交互、數(shù)字空間三個模塊。在工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)中，依托虛實交互模塊的感知與反饋控制通路，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)活動的真實數(shù)據(jù)和智能應(yīng)用的反饋控制指令實現(xiàn)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(wù)于研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、智能運維、運行優(yōu)化、智能決策等工業(yè)生產(chǎn)全過程。同時，物理空間和數(shù)字空間的功能又可在生產(chǎn)運行中進行持續(xù)改進迭代升級。如下圖所示。

03工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用場景

工業(yè)設(shè)備構(gòu)建的數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)用可以貫穿工業(yè)設(shè)備的整個生命周期，解決工業(yè)設(shè)備在設(shè)計、制造、調(diào)試、運行、維護、報廢、營銷階段的問題，從而提升設(shè)備從設(shè)計到報廢過程的智能化水平。

04工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用價值模式

工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)造的價值功能，除了滿足企業(yè)已經(jīng)存在的需求外，還將帶動新需求，拓寬企業(yè)視野，打破市場邊界，衍生新興產(chǎn)業(yè)。當前，工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用應(yīng)以價值實現(xiàn)為最終目的，我們從價值本質(zhì)和應(yīng)用對象兩個視角出發(fā)，總結(jié)工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用價值。

（1）價值本質(zhì)視角

當前工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生技術(shù)對企業(yè)的四個價值本質(zhì)體現(xiàn)在：提質(zhì)、降本、創(chuàng)收、增效。緊緊圍繞價值本質(zhì)數(shù)字孿生技術(shù)為企業(yè)創(chuàng)造價值，賦予企業(yè)價值理念。

（2）應(yīng)用對象視角

實施工業(yè)設(shè)備數(shù)字孿生系統(tǒng)可在不同方面為工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)商、用戶帶來不同方面的價值收益。

05工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)字孿生作為驅(qū)動數(shù)字化轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新的技術(shù)，已經(jīng)開始助力生產(chǎn)力的變革和升級，改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活方式。隨著科學(xué)技術(shù)的進步發(fā)展，數(shù)字孿生的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的航空航天正逐步擴展至工業(yè)生產(chǎn)、建筑建設(shè)、醫(yī)療健康、城市管理、環(huán)境保護、安全急救、智慧農(nóng)業(yè)、船舶航運、油氣開采、電力輸送等更加廣闊的領(lǐng)域。隨著對數(shù)字孿生技術(shù)的理論技術(shù)體系的深入探索，并以行業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向，通過與具體領(lǐng)域知識深度融合，數(shù)字孿生逐漸融入各行各業(yè)，特別是在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。