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数字孪生,创造无限可能

来源: 时间: 2020-11-11 编辑:

影片《钢铁侠》中经典一幕:托尼·斯塔克通过全息影像技术辅助战衣升级,新颖独特的数字化设计方式,令人大开眼界。科技的进步使人摆脱图纸和实物的束缚,在一个高度仿真的虚拟化环境中进行创作和实验,虽然这只是科幻影片,但这代表了人类对未来数字孪生技术应用的美好憧憬。


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数字孪生(Digital Twin)概念最早由NASA提出,并应用于航天飞机的健康维护与保障。


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数字孪生,指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。它作为虚拟空间中对实物的镜像,反映了对应物理实体的全生命周期过程。


简单来说,数字孪生就是创造一个物理实体的数字化双胞胎,它的载体是信息化平台。


其最大的特点在于它是“活”的,通过各种传感器采集数据,输入预设的模型和算法,产生与真实系统表现一致的动态效果。这种数据流动是实时和双向的,仿真运算的分析结果可反馈到真实系统,进一步引导决策和行动。


在工业领域,数字孪生应用范围涵盖企业的全生命周期,从规划设计到运营维护,能切实帮助企业优化设计、提升工作绩效、改善产品质量、降低成本。例如,利用模型加减速,预测风险或趋势,及时调整生产计划。


结合AR/VR技术,还可以让员工沉浸式体验3D数字化工厂,提升常识与技能;模拟事故演练,增强企业的应急管控能力。


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2020年4月,国家发改委和中央网信办联合发布《推进上云用数赋智行动 培育新经济发展实施方案》,将数字孪生提到与大数据、人工智能、5G等并列的高度,倡议开展数字孪生创新计划。


根据市场调查,70%以上的受访企业对数字孪生及其相关专业常识缺乏认知。但多数企业对此充满期待,迫切希翼了解数字技术如何帮助其取得成功。


作为中国自动化和信息化领域的先行者,中控在流程工业的数字孪生技术方面沉淀了多年的专业经验,能实现对工艺流程、生产装置以及控制系统的全方位虚拟仿真,真实完整地呈现企业的数字化双胞胎。


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中控的数字孪生解决方案,以多维度模型驱动为基础,虚实互动为特点,通过工艺机理建模、控制系统仿真、三维可视化等技术,再现全流程数字化工厂;融合自金沙集团娱乐官网在线感知、机器学习、实时交互等技术,可实现虚拟与真实环境的互动,达到两者的高效迭代和闭环优化。



在企业全生命周期中的应用场景


规划设计阶段:数字化交付、设计参数校验、工艺可行性分析、工业装置安全完整性分析


建设投运阶段:控制方案设计与测试验证、操作仿真培训、FAT虚拟调试、装置开停车预演


生产运营阶段:工况实时预测、事故重演与分析、工艺优化、APC先进控制方案研究


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技术特点


01严格的机理算法


基于严格的热力学和动力学机理,由状态方程求解化学平衡和相平衡,适应于多组分、多相变、复杂物理化学反应的体系,具备灵活的外延性与P-F传递方程算法,能确保物理性质,传递特性和相位行为的准确计算。


02动态及稳态仿真


提供图形化、低误差、交互性的动态和稳态全过程模拟仿真。


03丰富的物性库与设备模型库


具有数千个组分的物性数据库、数千对二元交互作用参数,多种状态方程可供选择,支撑外部组份物性数据库,如DIPPR,DDBST等。通过精细的设备尺寸、规格和性能来搭建准确的虚拟工厂及数字化车间,提供高精度的仿真模型。


04控制系统仿真与控制算法库


采用先进的虚拟控制器技术,无需昂贵的硬件,在App环境下,模拟所有数据采集、控制及实行过程,是测试、验证、优化控制算法和逻辑的最佳工具。


05培训与考核


提供包括工艺、装置及仪器、控制系统、监控操作、半实物仿真、远程云培训等多种培训和考核方式。


06沉浸式3D数字工厂


采用3D可视化技术,可实现操作结果与三维数字工厂的数据联动。在AR设备的辅助下,使操作更加身临其境。3D仿真还可拓展设备认知、拆解、检修和故障应急处置等技能。


典型行业应用


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全球的工业企业都在加速利用数字孪生、数字主线、虚拟现实、机器学习、工业物联网等新技术进行数字化转型,以提升自身的能力和竞争优势。中控也将不断升级和优化数字孪生解决方案,助力企业“安全、环保、节能、提质、增效”核心诉求的全方位提升,为企业的数字化转型带来最佳实践。


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