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解密“Digital Twin”

供稿:中国工控网 2017/1/4 13:50:46
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上个月,一则“GE、西门子市场重叠率高达7成”的新闻引起了圈内广泛关注。尽管这两大巨头具有显然的企业文化方面的差异,然而各自涉足的业务领域确实高度重叠。在医疗设备、发电、可再生能源等领域,两家都有直接的碰撞。而在工业数字化领域,二者也已面向未来展开了布局。

有趣的是,在智能制造与数字化企业平台业务中,两家又不约而同地引入了Digital Twin(数字化双胞胎)的概念。西门子引用数字化双胞胎用来形容贯穿于产品生命周期各环节间一致的数据模型;而GE则借助“数字双胞胎”这一概念,实现物理机械和分析技术的融合。

其实,小编感觉将“Digital Twin”译作“数字孪生”会更贴切一些。因为毕竟这一概念意在强调数字对物理对象的精确“描述”,而不是强调二者长得一模一样,孪生不过指向的是相生相伴的涵义。

话题扯远了,书归正传。其实“Digital Twin”既不是西门子的提出的,又非GE出品。根据目前所看到的资料,Digital Twin一词由美国密歇根大学的Michael Grieves教授,于2003年在他所讲授的PLM(产品生命周期管理)课程上引入,并且于2014年在其所撰写的“Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication”白皮书中进行了详细的阐述。

而美国国防部、PTC公司、西门子公司、达索公司等都在2014年接受了“Digital Twin”这个术语,并开始在市场宣传中使用。需要指出的是,他们都使用的是“Digital Twin”,而不是“Digital Twins”。

在借用这个概念时,美国国防部提出利用Digital Twin技术,用于航空航天飞行器的健康维护与保障。在数字空间建立真实飞机的模型,并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步,这样每次飞行后,根据结构现有情况和过往载荷,及时分析评估是否需要维修,能否承受下次的任务载荷等。

显然,GE是这项军方技术民用转化的最理想载体。GE的做法也非常简单,借助Digital Twin这一概念,实现物理机械和分析技术的融合。以喷射引擎为例,喷射引擎中昂贵、且扮演关键角色的耐高温合金涡轮叶片,是制造推力的主要零件。每个叶片上都安装了传感器,这样就可以根据要求的频率传输实时数据。软件平台会将引擎的所有信息收集起来,使之数据化,并建立数字模型,这就是GE理解的Digital Twin。

当来自于法国的3D模拟和产品生命周期管理(PLM)软件提供商,达索系统公司CEO Bernard Charlès谈到Digital Twin时,他强调了Digital Twin创新协作和验证的流程不仅需要基于产品的数字化表现,而还需要通过三维体验平台,来让设计师和客户在产品诞生之前或制造过程中就能与产品进行互动,进行产品测试,理解产品如何工作等。

PTC CEO Jim Heppelmann在介绍物联网增强现实技术和大数据分析是如何重新定义竞争力从而使制造业不断进化的时候,他也谈到了Digital Twin的概念。他认为,当产品生命周期管理(PLM)流程能够延伸到产品应用的现场,再回溯到下一个设计周期,就建立了一个闭环的产品设计系统闭环流程,并且能实现在产品出现故障之前进行预测性维修。

西门子对Digital Twin概念也有独到的理解,西门子工业软件大中华区DER总经理戚锋博士说:“要发现潜在问题、激发创新思维、不断追求优化进步,这才是Digital Twin的目标所在。”他表示,Digital Twin的实现有两个必要条件,即一套集成的软件工具和三维形式表现。西门子数字化工厂集团首席执行官JanMrosik博士则表示,更通俗地说,Digital Twin就是仿真模拟一些工厂的实际操作空间(如生产线),仿真得非常真实而精确,“它可清晰地告诉我们,最终这个系统是否在现实当中能承受各种条件,取得成功。”

据IDC预测,2017年世界上将有40%的大型生产商都会应用虚拟仿真技术来为他们的生产过程进行建模,Digital Twin可以帮助生产商,针对生产系统在早期就建立起生产流程的优化。中美德法日韩各国在过去的一年各自发力,智能制造在全世界范围内都已奏响春日的序曲,现在就让我们拭目以待,看谁能在这场竞逐中最终脱颖而出。

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