BIM技术里最近新火的一个名词数字孪生兄弟到底是个什么鬼?

2020年2月25日
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一 、数字孪生到底是如何定义的

数字孪生,顾名思义,是指针对物理世界中的物体,通过数字化的手段来构建一个数字世界中一模一样的的实体,藉此来实现对物理实体的了解、分析和优化。

从理论的概念来看,Digital Twin数字孪生:是充分利用物理模型、传感器更新、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,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。它是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

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二、何时开始

2002年密歇根大学教授Dr. Michael Grieves在发表的一篇文章中第一次提出了数字孪生概念,他认为通过物理设备的数据,可以在虚拟(信息)空间构建一个可以表征该物理设备的虚拟实体和子系统,并且这种联系不是单向和静态的,而是在整个产品的生命周期中都联系在一起。最早由美国用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先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。

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三、如何应用

数字孪生,有时候也用来指代将一个工厂的厂房及产线,在没有建造之前,就完成数字化模型。从而在虚拟的赛博空间中对工厂进行仿真和模拟,并将真实参数传给实际的工厂建设。而工房和产线建成之后,在日常的运维中二者继续进行信息交互。

对于Digital Twin的极端需求,同时也将驱动着新材料开发,而所有可能影响到装备工作状态的异常,将被明确地进行考察、评估和监控。Digital Twin正是从内嵌的综合健康管理系统(IVHM)集成了传感器数据、历史维护数据,以及通过挖掘而产生的相关派生数据。通过对以上数据的整合,Digital Twin可以持续地预测装备或系统的健康状况、剩余使用寿命以及任务执行成功的概率,也可以预见关键安全事件的系统响应,通过与实体的系统响应进行对比,揭示装备研制中存在的未知问题。Digital Twin可能通过激活自愈的机制或者建议更改任务参数来减轻损害或进行系统的降级,从而提高寿命和任务执行成功的概率。

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