《数字孪生体技术白皮书》重磅发布(附完整版下载)( 四 )
6. MBSE
系统工程的建模和仿真方法及流程可以作为顶层框架分别指导系统级数字孪生体和体系级数字孪生体(如共智孪生体)的构建和运行 。
MBSE(基于模型的系统工程)是创建数字孪生体的框架 , 数字孪生体可以通过数字线程集成到MBSE工具套件中 , 进而成为MBSE框架下的核心元素 。
从系统生存周期的角度 , MBSE可以作为数字线程的起点 , 使用从物联网收集的数据 , 运行系统仿真来探索故障模式 , 从而随着时间的推移逐步改进系统设计 。
7. 大数据
如果说“先知”是依据物理对象的确定性规律和完整机理来预测数字孪生体的未来 , 那么“先觉”就是依据不确定和不完整的信息来预感未来 , 这是大数据的强项 。 如果要求数字孪生体越来越智能和智慧 , 就不应局限于人类对物理世界的确定性知识 , 其实人类本身就不是完全依赖确定性知识而领悟世界的 。
8. 云计算
“共智”的目标是实现世界上所有数字孪生体智慧的交换和共享 , 其隐含的前提是单个数字孪生体内部各构件的智慧首先是共享的 。 云计算、雾计算和边缘计算则为数字孪生体内部和之间进行智慧共享提供了可能 。
当然 , 所谓“单个”数字孪生体是人为定义的范围 , 多个数字孪生单体可以通过共智形成更大的数字孪生体 , 这个数量可以是无限的 。
9. 区块链
数字孪生体是典型的数字资产 。 在众多数字孪生体“共智”的过程中 , 必然存在数字资产的交易 。
区块链提供的去中心化的交易机制能很好地支持分布、实时和精细化的数字资产交易 , 可以成为数字孪生体的最佳资产交易媒介 。 同时它也能引入信任度 , 持续保持透明度 , 很好地支持数字资产交易生态系统的参与主体 , 包括数字资产采集、存储、交易、分发和服务各个流程的参与者 。
以上技术为数字孪生体的通用核心技术 , 数字孪生体在工业、产业、民生和军事等领域的应用中应有更多具体技术 。 这在研究报告的具体场景中展开介绍 。
05 数字孪生体典型应用数字孪生体的应用广泛 , 本研究报告分别在工业、产业、民生和军事等四个领域选择了最关键的领域做实例化论述:数字孪生制造、数字孪生产业、数字孪生城市和数字孪生战场 。
1. 参考架构的实例化
针对不同领域 , 对通用参考架构做了实例化 , 主要的变化在于:
- 对现实物理域的物理对象做了实例化展开 。
- 对数字孪生体中的数字组件做了实例化展开 。
- 对测量和控制实体的元素做了实例化展开 。
针对不同领域 , 对通用成熟度模型做了实例化 , 分别给出了数化、互动、先知、先觉和共智在各领域的实例化特征 。
3. 特定领域的核心技术
针对不同领域 , 讨论了其特定核心技术:
- 数字孪生制造:CAD、CAE、工艺仿真、工厂仿真、工业控制、CAM、MES、PLM、ERP 。
- 数字孪生产业:创成式设计、增材制造、增材制造执行系统(AMES)、物流仿真 。
- 数字孪生城市:测绘技术、BIM、3D-GIS、CIM、城市仿真、人脸识别 。
- 数字孪生战场:毁伤与损伤评估、体系仿真、军用数据链、战场感知 。
针对不同领域 , 讨论了其特定场景:
- 数字孪生制造:研发设计、生产制造 。
- 数字孪生产业:市场营销和电子商务、供应链和物流、产品使用和维护 。
- 数字孪生城市:市政、交通、环保、安防、医疗、服务、社区、景区等 。
- 数字孪生战场:单兵(装备)作战、多兵种战役、战略决策 。
针对不同领域 , 讨论了其典型案例:
- 数字孪生制造:物料堆放场设计、机床、水泵运行、二氧化碳循环 。
- 数字孪生产业:GE航空发动机 。
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