數(shù)字孿生是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和人工智能為基礎(chǔ)，將現(xiàn)實(shí)中的要素在虛擬世界中進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界實(shí)現(xiàn)可看可控可仿真。在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。其實(shí)就是針對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體對(duì)象，在數(shù)字化世界中構(gòu)建完全一致的對(duì)應(yīng)模型，利用數(shù)字化手段對(duì)實(shí)體對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真、監(jiān)測(cè)、分析和控制。

數(shù)字孿生強(qiáng)調(diào)仿真、建模、分析和輔助決策，注重物理世界對(duì)象在數(shù)據(jù)世界的重現(xiàn)、分析和決策，而可視化就是對(duì)物理世界的真實(shí)復(fù)現(xiàn)和決策支持。那么，數(shù)字孿生系統(tǒng)的出現(xiàn)有哪些意義呢？

1、有利于探索和創(chuàng)新

數(shù)字孿生通過(guò)設(shè)計(jì)工具、仿真工具、虛擬現(xiàn)實(shí)等各種數(shù)字化手段將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中，形成可復(fù)制、可轉(zhuǎn)移、可刪除的數(shù)字鏡像，這加快了操作人員對(duì)物理實(shí)體的了解，可以讓很多原來(lái)由于物理?xiàng)l件限制、需要依賴于真實(shí)的物理實(shí)體而無(wú)法完成的操作，如模擬仿真、虛擬裝配等，激發(fā)人們?nèi)ヌ剿餍碌耐緩絹?lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)。

2、獲取準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果

只有能夠測(cè)量就能夠改善，這是工業(yè)領(lǐng)域不變的真理。無(wú)論是設(shè)計(jì)、制造，還是服務(wù)，都需要準(zhǔn)確的測(cè)量物理實(shí)體的各種屬性、參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)的分析和優(yōu)化。

但傳統(tǒng)的測(cè)量方法必須依賴于各種物理測(cè)量工具，如傳感器、采集系統(tǒng)等，才可以得到有效、準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，這就會(huì)限制測(cè)量覆蓋的范圍。針對(duì)很多無(wú)法直接采集到測(cè)量值的指標(biāo)，就存在很大的困難。而數(shù)字孿生技術(shù)就可以借助物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)采集物理傳感器指標(biāo)的直接數(shù)據(jù)，并借助大樣本庫(kù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)推測(cè)出一些原本無(wú)法直接測(cè)量的指標(biāo)。

3、具有強(qiáng)大的分析和預(yù)測(cè)能力

現(xiàn)有的產(chǎn)品生命周期管理，很少能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，通常無(wú)法對(duì)隱藏在表象下的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判。而數(shù)字孿生可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)的處理和人工智能的建模分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前狀態(tài)的判斷、對(duì)過(guò)去發(fā)生問(wèn)題的診斷以及對(duì)未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，并得出分析結(jié)果，模擬各種可能性，提供有效的決策支持。

4、經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化

在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)領(lǐng)域，數(shù)字孿生能夠利用數(shù)字化手段將原先無(wú)法保存的專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)字化，并提供保存、賦值、修改和轉(zhuǎn)移的能力。例如，針對(duì)大型設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種故障特征，可以將傳感器的歷史數(shù)據(jù)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模擬出不同故障現(xiàn)象下的數(shù)字化特征模型，并參考專家處理的記錄，將其作為未來(lái)對(duì)設(shè)備故障狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判決的依據(jù)，還可以針對(duì)不同的新形態(tài)的故障進(jìn)行特征庫(kù)的豐富和更新，從而形成自制化的智能診斷和判決。

總結(jié)

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