工业数据孪生(工业数字孪生建模)

关于数字孪生与工业数字孪生的理解

1 、关于数字孪生与工业数字孪生的理解 数字孪生：数字孪生技术是一种创新的信息技术 ，它通过构建一个物理实体的虚拟模型
，在数字环境中对该实体的全生命周期进行模拟
、监测、分析和控制 。这个虚拟模型是动态的，能够实时反映其物理对应物的状态 、数据和行为
。

2
、定义维基百科定义：数字孪生（Digital Twin）是物理对象或过程的实时数字对应体。标准化组织定义：数字孪生是具有数据连接的特定物理实体或过程的数字化表达 ，该数据连接可以保证物理状态和虚拟状态之间的同速率收敛
，并提供物理实体或流程过程的整个生命周期的集成视图，有助于优化整体性能 。

3、数字孪生是基于工业互联网技术 ，对现实世界中各种“智能互联产品”的数字化模拟和展现
。它是一种新型的数字化技术解决方案和“人机交互 ”界面
，对于推动和深化“产品即服务
”或服务型制造等商业模式的发展具有重要意义。

4 、Digital Twin，即“数字孪生” ，也被称为“数字镜像 ”
、“数字双胞胎
”或“数字化映射”等，是以数字化方式为物理对象创建的虚拟模型
，来模拟其在现实环境中的行为 。它代表了物理世界与虚拟世界的融合，是2017年著名咨询公司Gartner公司选出的影响未来十大战略关键技术趋势之一
。

5、数字孪生是以现实数据为主 ，通过先进的软件技术
，在数字世界中创建与现实世界相对应的虚拟模型。这些模型能够实时反映现实世界的状态 、运行和变化，并通过虚拟实践来优化现实中的内容 。数字孪生的核心特性在于其能够桥接虚实 ，实现现实与数字世界的无缝交互。

工业“元宇宙
”,把现实内容真正映射到数字世界——数字孪生

数字孪生在工业元宇宙中的作用 虚实映射的完整性：数字孪生技术的成熟度直接决定了元宇宙在虚实映射与虚实交互中所能支撑的完整性
。通过数字孪生
，现实世界中的工业设备、生产线乃至整个工厂都可以在数字世界中得到精准再现，为工业元宇宙的构建提供了丰富的素材和场景。

尽管两者有明显的区别 ，但数字孪生和元宇宙之间也存在联系 。数字孪生可以为元宇宙提供真实的数据和模型
，使得元宇宙中的体验更加丰富和真实
。在元宇宙中，数字孪生可以用于模拟现实世界的各种情况 ，为用户提供实验和测试的平台。因此
，探索如何将数字孪生技术与元宇宙相结合，对于推动虚拟世界的发展具有重要意义 。

数字孪生这一术语在专家们中间的定义是：通过融合物理模型的数据
、传感器更新和运行历史等信息 ，为实体设备或系统打造一个数字版的镜像
。 这项技术创建了一个与现实世界平行的数字世界，其中的数字双胞胎与真实实体完全同步
，甚至能够预测未来，为现实世界提供前瞻性的指导。

随着元宇宙的不断发展 ，数字经济将成为其重要的组成部分
，为经济增长提供新的动力 。两者之间的联系与差异联系：元宇宙可以利用数字孪生技术来创建虚拟的现实世界，并与现实世界进行互动和融合
。例如 ，在元宇宙中创建虚拟的工厂或城市时
，可以使用数字孪生技术来模拟和优化这些虚拟物体的运行。

工业元宇宙基于扩展现实技术提供沉浸式体验，以及数字孪生技术生成现实世界的镜像 ，通过区块链技术搭建经济体系
，将虚拟世界与现实世界密切融合 。工业元宇宙构建的场景对象是一个确切的物理系统，系统中的组织关系和任务是明确的 ，所要解决的问题的问题也是明确的
。

如何理解数字孪生?

1、数字孪生体本质上是对物理世界的数字映射。这种映射虽然难以达到全保真的程度
，但即便是在较低保真度的情况下，也能对传统的设计 、生产
、交付和维护等过程产生巨大的影响 。数字孪生技术通过数字化建模 ，能够实现对物理实体的实时监测、分析和优化，从而提高生产效率 、降低维护成本并提升产品质量。

2
、实时性：数字孪生是一个能够实时反映实体状态的虚拟模型
，它能够收集并处理来自实体的数据，从而实现对实体的实时监控
。 双向交互：数字孪生不仅仅是静态的模型 ，它还能与实体进行双向互动。例如
，我们可以通过修改数字孪生的参数来影响实体的状态，或者通过观察数字孪生的变化来了解实体的状态 。

3、数字孪生是一种将物理世界的实体通过数字化手段进行映射和模拟的技术概念
。 起源与定义： 数字孪生体的概念起源于美国空军研究实验室 ，于2011年被明确提出。 它指的是通过构建物理设备的数字化模型
，实现对物理世界的映射和模拟 。

工业数字孪生:西门子工业网络与设备虚拟调试案例(TIA+MCD+SINETPLAN...

1 、西门子工业网络与设备虚拟调试案例展示了工业数字孪生技术在工业自动化领域的强大应用
。技术核心：利用工业数字孪生技术，在虚拟环境中进行工业网络与设备的设计
、规划、仿真 、测试等操作。通过SINETPLAN
、TIA、MCD等工具构建自动化仿真系统 ，实现虚拟调试 。

2 、工业数字孪生技术在工业网络与设备虚拟调试中发挥着关键作用
。通过数字孪生
，可以在虚拟环境中进行设计、规划
、优化、仿真 、测试
、维护与预测等操作，无需进行物理部署 ，从而节省成本
，提高效率。虚拟调试技术允许在物理设备生产之前进行修改和优化 。

数字孪生智能化工厂

数字孪生智能化工厂是制造业的新革命
。 在科技飞速发展的当下，数字孪生智能化工厂正逐步成为制造业转型升级的重要方向。它通过将现实工厂中的设备、生产环节等精准捕捉 ，并在虚拟世界中构建出与之完全一致的数字“双胞胎”，从而打破了现实与虚拟的界限
，实现了工厂生产管理的智能化 、高效化 。

数字孪生技术将实现真实世界与虚拟现实的更深度融合和互动。通过可视化手段解决数字化转型中的企业存在的应用架构复杂
、管理工具分散、认知效率低 、缺乏全景分析和掌控能力等问题，为企业带来更加智能化
、人性化的管理体验
。

打造了智能工厂数字孪生平台。该平台运用装备、产线 、车间
、工厂等不同层级的数字孪生体构建能力 ，实现了制造全要素、全流程的数字化映射 、仿真、监控
、诊断、预测和优化 。这一解决方案旨在提升智能工厂的生产效率
，并显著降低运维成本
。

李培根院士：机器人 、数字孪生
、AI大模型是未来智能工厂建设的三大核心 在2024中关村论坛的“智能制造创新发展论坛 ”上，中国工程院院士李培根明确指出 ，智能工厂建设是AI赋能新型工业化的重要抓手。他强调
，智能工厂建设的核心在于智能机器人、数字孪生 、大模型等关键技术在工业场景中的深层次渗透与应用 。

随着元宇宙概念的兴起，数字孪生技术逐渐成为工业领域的重要发展方向
。北京作为中国的科技创新中心 ，正积极推动数字孪生智能工厂和数字工厂智能车间的建设
，通过3D可视化工业建模和三维数据交互系统的开发，实现工厂生产管理的智能化和高效化。

李培根院士指出 ，未来智能工厂建设的三大核心是智能机器人
、数字孪生、AI大模型 。智能机器人 智能机器人是未来智能工厂不可或缺的一部分
。李培根院士强调
，当前企业装配线上的机器人大多在封闭环境下工作，尚不能算作真正的智能机器人。