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從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的角度論述了數(shù)字孿生的界定、經(jīng)濟(jì)收益、管理體系構(gòu)架及其完成數(shù)字孿生的必要基礎(chǔ)，根據(jù)不同制造行業(yè)具體運用實例敘述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字孿生的關(guān)系。伴隨著數(shù)字孿生技術(shù)迅速發(fā)展及自主應(yīng)用研究，將來美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟還將考慮到在其工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參照構(gòu)架中融進(jìn)數(shù)字孿生因素。
一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)角度的數(shù)字孿生定義以及關(guān)系
美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟覺得數(shù)字孿生是資產(chǎn)、過程或系統(tǒng)軟件的正式數(shù)字表明，能捕捉對應(yīng)實體的特性和行為，并在特殊詞義中展開通訊、儲存、表述或解決。數(shù)字孿生包含但不限于下列幾種信息內(nèi)容的組成：1）物理學(xué)模型和數(shù)據(jù)；2）剖析模型和數(shù)據(jù)；3）時間序列分析數(shù)據(jù)和歷史；4）業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)；5）主數(shù)據(jù)；6）數(shù)據(jù)可視化模型和7）各類計算。
依據(jù)業(yè)務(wù)流程要求不一樣，可搭建復(fù)雜性不同的數(shù)字孿生。如下圖所示，對于重要零部件，搭建零部件孿生體；對于機器設(shè)備，搭建包括好幾個重要零部件孿生體的機器設(shè)備孿生體；對于復(fù)雜系統(tǒng)，構(gòu)建包括多個機器設(shè)備孿生體的系統(tǒng)軟件孿生體。
數(shù)字孿生之間的關(guān)聯(lián)主要有三種：層次型、關(guān)聯(lián)型和點到點型。為了完成虛擬信息空間與實際物理世界的緊密結(jié)合，孿生體在信息空間的關(guān)系與其對應(yīng)物理實體在物理世界的關(guān)系相同，如下圖所示。層次型，如單獨零部件孿生體與多個零部件孿生體建立的復(fù)合型孿生體之間的關(guān)系。關(guān)聯(lián)型，如天燃?xì)夤艿罃?shù)字孿生體與燃?xì)馍a(chǎn)應(yīng)用設(shè)備孿生體之間的關(guān)聯(lián)。點到點型，如電力網(wǎng)中多個風(fēng)能發(fā)電機孿生體之間的關(guān)聯(lián)。
二、全生命周期中數(shù)字孿生產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)收益
數(shù)字孿生處理信息孤島難題，為全局性提升管理決策出示重要支撐。目前工業(yè)生產(chǎn)制造中包含很多信息內(nèi)容，因為多源對映異構(gòu)、異地分散化的特點易產(chǎn)生信息孤島，影響信息內(nèi)容全自動商品流通沒有充分發(fā)揮應(yīng)有價值。比如生產(chǎn)制造中，各機器設(shè)備運作情況信息內(nèi)容儲存在各自固件里，導(dǎo)致產(chǎn)線或生產(chǎn)車間沒法根據(jù)各機器設(shè)備具體運作情況優(yōu)化管理決策。數(shù)字孿生技術(shù)運用每一個孿生體為代理商，搜集相匹配實體數(shù)據(jù)、運用不同模型展開測算剖析管理決策、根據(jù)集成化接口出示給不同業(yè)務(wù)流程目的的運用，確保生命期信息內(nèi)容商品流通體現(xiàn)全局性優(yōu)化管理決策。比如根據(jù)創(chuàng)建主要設(shè)備孿生體搭建生產(chǎn)車間孿生體，運用感知設(shè)備搜集對應(yīng)實體數(shù)據(jù)展開剖析，根據(jù)集成化接口將決策信息內(nèi)容下發(fā)各設(shè)備自動控制系統(tǒng)提升全生產(chǎn)車間范疇的生產(chǎn)制造運行活動。
數(shù)字孿生出示單一接口，為實體全生命周期信息內(nèi)容順暢出示重要保障。實體的孿生體是瀏覽其生命期信息內(nèi)容單一接口。如下圖所示，商品生產(chǎn)商在數(shù)字空間搭建產(chǎn)品類別的孿生體，包括市場需求分析、計算機輔助設(shè)計圖、設(shè)計文檔；搭建商品的孿生體，在這其中包含商品生產(chǎn)制造信息內(nèi)容、從顧客那搜集的設(shè)備維護(hù)信息內(nèi)容等；產(chǎn)品類別孿生體和商品孿生體組成復(fù)合型商品孿生體，為商品生產(chǎn)商提供全部信息內(nèi)容單一接口。
數(shù)字孿生能為工業(yè)運用帶來較大經(jīng)濟(jì)收益。一是數(shù)字孿生與人工智能技術(shù)、深度學(xué)習(xí)互為基礎(chǔ)協(xié)作發(fā)展。二是數(shù)字孿生推動高精密虛擬傳感器研發(fā)，處理重要物理量無法精確測量難題。三是數(shù)字孿生助推傳感器失靈漂移矯正，提升感知品質(zhì)防止誤警報誤關(guān)機等安全事故。四是數(shù)字孿生減少信息查詢、格式轉(zhuǎn)化、信息內(nèi)容導(dǎo)入時間，助推協(xié)作工程項目。五是數(shù)字孿生助推運維管理難題，降低服務(wù)器宕機時間經(jīng)濟(jì)成本費。六是數(shù)字孿生應(yīng)用自動更新，助推提質(zhì)增效。七是數(shù)字孿生不會受到時間地址限定迅速精確回應(yīng)，利潤******化運用專家知識。
三、數(shù)字孿生設(shè)計方案觀念
數(shù)字孿生由數(shù)據(jù)、模型和服務(wù)項目接口構(gòu)成。如下圖所示，數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的關(guān)鍵基礎(chǔ)，主要由模型需要的物理實體信息內(nèi)容構(gòu)成，包含設(shè)計產(chǎn)品、生產(chǎn)制造、運作維護(hù)保養(yǎng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程買賣數(shù)據(jù)。模型是數(shù)字孿生的重要體現(xiàn)，主要包含測算剖析模型和運作操縱模型，前面一種用以敘述、了解和預(yù)測分析孿生體的運作情況和行為，后面一種用以具體指導(dǎo)物理實體運作以體現(xiàn)業(yè)務(wù)流程目標(biāo)。服務(wù)項目是數(shù)字孿生的呈現(xiàn)表達(dá)，用于多個孿生體之間數(shù)據(jù)瀏覽和功能啟用，及其聯(lián)接孿生體兩者之間對應(yīng)物理實體。
創(chuàng)建孿生體間、孿生體內(nèi)多部件間的互操作性?；ゲ僮餍允?個或多個系統(tǒng)軟件互相交換信息內(nèi)容并彼此應(yīng)用已交換信息內(nèi)容的能力。創(chuàng)建孿生體多部件間的互操作體制和規(guī)范是體現(xiàn)數(shù)字孿生互操作性的基礎(chǔ)。一方面，確保每一孿生體中都具有一部分公共數(shù)據(jù)特性和模型的通用性構(gòu)造，以便于根據(jù)常見方式 瀏覽和啟用。而另一方面，對接標(biāo)準(zhǔn)或地域互認(rèn)的通訊協(xié)議來定義信息內(nèi)容語法、信息內(nèi)容語義、預(yù)估行為和信息交換形式，處理多。
