云計(jì)算與邊緣計(jì)算為數(shù)字孿生提供了強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)支持,以及實(shí)時(shí)交互能力。云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算,滿足數(shù)字孿生對(duì)數(shù)據(jù)處理和分析的需求。邊緣計(jì)算則可以在靠近物理實(shí)體的地方進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,減少數(shù)據(jù)傳輸延遲,提高數(shù)字孿生的實(shí)時(shí)性。例如在智能交通中,邊緣計(jì)算可以實(shí)時(shí)處理交通攝像頭采集到的圖像數(shù)據(jù),進(jìn)行車輛識(shí)別、流量統(tǒng)計(jì)等,為交通管理提供及時(shí)的決策支持。
數(shù)字孿生可以優(yōu)化生產(chǎn)線,減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間。例如寶馬集團(tuán)用數(shù)字孿生優(yōu)化生產(chǎn)線,將設(shè)備停機(jī)時(shí)間減少 50%。富士康 “黑燈工廠” 通過虛擬調(diào)試縮短 60% 設(shè)備部署周期。數(shù)字孿生還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字線程,打通設(shè)計(jì) - 生產(chǎn) - 運(yùn)維全流程,并且結(jié)合 AR 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù),如 PTC 的 Vuforia 平臺(tái)。 航空航天領(lǐng)域依托數(shù)字孿生技術(shù),可大幅縮短飛行器研發(fā)周期并降低物理測(cè)試成本。吳中區(qū)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生供應(yīng)商家

在智能制造場(chǎng)景中,數(shù)字孿生正推動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)向"預(yù)測(cè)性維護(hù)"模式轉(zhuǎn)型。寶馬集團(tuán)萊比錫工廠的案例顯示,其通過建立沖壓機(jī)床的數(shù)字孿生體,將設(shè)備異常識(shí)別時(shí)間從傳統(tǒng)人工巡檢的4小時(shí)縮短至15分鐘。該系統(tǒng)整合了PLC控制信號(hào)、激光測(cè)距儀數(shù)據(jù)與材料應(yīng)力仿真模型,能提前近37天預(yù)警主軸軸承磨損風(fēng)險(xiǎn)。日本小松株式會(huì)社開發(fā)的挖掘機(jī)數(shù)字孿生平臺(tái),則通過駕駛員操作數(shù)據(jù)與液壓系統(tǒng)模型的實(shí)時(shí)比對(duì),實(shí)現(xiàn)燃油效率優(yōu)化建議推送,使客戶平均能耗降低8.3%。這些實(shí)踐表明,工業(yè)數(shù)字孿生已從單體設(shè)備監(jiān)控發(fā)展到產(chǎn)線級(jí)協(xié)同優(yōu)化階段。蘇州云計(jì)算數(shù)字孿生24小時(shí)服務(wù)城市基建領(lǐng)域采用數(shù)字孿生技術(shù)后,工程模擬驗(yàn)證效率提升40%-50%。

數(shù)智孿生依賴于一套高度集成化的技術(shù)體系,這些技術(shù)共同協(xié)作,塑造了數(shù)智孿生的強(qiáng)大功能: 1.數(shù)字孿生:作為重要框架,提供了物理實(shí)體的虛擬化實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。 2.人工智能(AI):AI技術(shù)確保孿生系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)挖掘、建模、學(xué)習(xí)與推理能力。對(duì)于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化、閉環(huán)控制尤為關(guān)鍵。 3.大數(shù)據(jù):支持孿生系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理海量的異構(gòu)數(shù)據(jù),形成可靠、高效的預(yù)測(cè)分析。 4.物聯(lián)網(wǎng)(IoT):實(shí)時(shí)感知層,通過傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的動(dòng)態(tài)映射。 5.高性能計(jì)算與云計(jì)算:支撐模型的大規(guī)模運(yùn)行和跨地域協(xié)作。
盡管數(shù)字孿生帶來了諸多機(jī)遇,但在實(shí)際部署過程中仍面臨不少挑戰(zhàn)。首先是數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)問題,由于涉及大量個(gè)人敏感信息,必須確保所有操作都在合法合規(guī)的前提下進(jìn)行。其次是標(biāo)準(zhǔn)化難題,目前市場(chǎng)上存在多種不同的數(shù)字孿生解決方案,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)阻礙互操作性的實(shí)現(xiàn)。為此,相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)需要加強(qiáng)合作,共同推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善。展望未來,隨著5G網(wǎng)絡(luò)、量子計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展成熟,數(shù)字孿生的功能將進(jìn)一步擴(kuò)展。一方面,超高速低延遲的通信能力將加速數(shù)據(jù)傳輸速度,提高實(shí)時(shí)響應(yīng)性能;另一方面,更強(qiáng)的計(jì)算能力也有助于解決復(fù)雜場(chǎng)景下的模擬需求。預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來,我們將見證更多創(chuàng)新性應(yīng)用案例涌現(xiàn)出來,徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞胶蜕鐣?huì)運(yùn)作機(jī)制。數(shù)字孿生技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與人工智能的深度耦合,正在重構(gòu)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈。

供應(yīng)鏈優(yōu)化:數(shù)字孿生可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供應(yīng)鏈的多角度監(jiān)控和優(yōu)化。通過建立供應(yīng)鏈的數(shù)字孿生模型,企業(yè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控原材料采購、生產(chǎn)制造、物流配送等環(huán)節(jié)的狀態(tài),預(yù)測(cè)潛在的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn),優(yōu)化供應(yīng)鏈布局和資源配置,提高供應(yīng)鏈的靈活性和響應(yīng)速度25。例如,某煉油廠引入數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)其生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行管理,通過實(shí)時(shí)采集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù),建立設(shè)備的數(shù)字孿生模型,提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的故障,使設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間減少了 40%,生產(chǎn)效率提高了 15%國內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出輕量化數(shù)字孿生平臺(tái),降低中小企業(yè)應(yīng)用門檻。蘇州園區(qū)招商數(shù)字孿生應(yīng)用領(lǐng)域
預(yù)測(cè)性維護(hù)算法的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集須包含不少于3個(gè)完整設(shè)備生命周期記錄。吳中區(qū)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生供應(yīng)商家
2010年,美國陸軍環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所的“阿凡達(dá)”單兵項(xiàng)目正式啟動(dòng)。該所研究人員希望給每名軍人都創(chuàng)建出自己的數(shù)字虛擬形象,無論高矮胖瘦和脾氣秉性。目前已經(jīng)成功地開發(fā)了250名“阿凡達(dá)”單兵。在一個(gè)復(fù)雜的虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)中,研究人員讓這些虛擬單兵穿上不同的作戰(zhàn)服,變換不同的姿勢(shì)和位置,不斷加載戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的數(shù)字孿生體來進(jìn)行各種逼真的高風(fēng)險(xiǎn)模擬,從而替代實(shí)戰(zhàn)測(cè)試。通過各種數(shù)字化測(cè)試來找出他們的弱點(diǎn),甚至模擬各種惡劣氣候環(huán)境來測(cè)試這些單兵的生理環(huán)境適應(yīng)能力。所有測(cè)試過程無人身危險(xiǎn),可以隨意反復(fù)試驗(yàn)??梢哉f,數(shù)字孿生不但持續(xù)發(fā)生在物理孿生體全生命周期中,而且會(huì)超越物理孿生體生命周期,在數(shù)字空間持久存續(xù)。因此,充分利用數(shù)字孿生可在智能制造中孕育出大量新技術(shù)和新模式。吳中區(qū)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生供應(yīng)商家