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数字三联体

已有 5361 次阅读 2022-4-20 08:31 |系统分类:海外观察

最近海外有人提出数字三联体(Digital Triplet)概念,并称数字三联体是数字孪生体(Digital Twin)的下一阶段。

数字孪生体,正在被应用于应对气候变化、环保防灾、城市交通、医疗健康、制造建造,乃至石油天然气开发众多领域。预计全球数字孪生体市场在 2022 - 2026 年期间内以33.28%的复合年增长率增长。未来几乎所有制造产品,甚至于每个人,都可以拥有自己的数字孪生体(上一篇博文)。

为什么需要数字三联体?

经济学基本生产是:

Q = f(K,L)

Q = 产出商品或服务的数量);f 是函数的简写K = 设备L = 操作人员。也就是说,产出可以归结为两个关键要素:设备K和操作人员L

这两个关键要素的数字化转型已经进行了几十年设备方面的演变导致了发展数字孪生概念。到目前为止,业界更加专注于自动化设备物联网和分析其实,操作人员方面对于提高安全性、可靠性和效率同样重要。例如,仅在2014年,石油和天然气行业就有18人死亡,1600人重伤(世界经济论坛,2017年)。考虑到这一点,世界经济论坛等组织认为工作人员联网,有可能提高该行业的效率和安全性(而且不仅限于石油和天然气行业)。数字三联体的概念是在这样背景下出现的。

什么是数字三联体?

数字孪生体由物理世界和网络虚拟世界组成(图1),通过添加人类智力活动层,增强数字孪生技术,导致了被称为数字三联体的概念的出现。也就是说,数字三联体是由物理世界、网络虚拟世界和人类智力活动世界组成(图2)。

图片.png 

1 数字孪生体示意图

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2 数字三联体示意图

数字三联体作为数字孪生体的的延伸,将这三个世界整合在一起,在设计、制造、使用、维护、再制造和资源循环等整个产品生命周期里,实现对数字化制造系统工程活动的集成支持。

物理工厂的数字孪生体是“物理工厂的虚拟模型”,由3D工程模型、自动化系统、资产监控和工业物联网等数字制品,构成了一个高度连接的数字框架,支持工厂高效可靠的建设、调试和运行。物理工厂的数字三联体人类知识数字表示,则包括程序、清单、设备信息、模拟培训、讲解视频、电子学习模块、培训计划、电子书、常见问题解答、测试和技能评估等等,通过人类智力,从数据中创造价值。

数字三联体有什么好处?

在数字化转型的过程中,数字三联和数字孪生同样重要。生产任何东西的经济模式,都需要将物质资产(厂房、原材料和设备)与人类智力结合。数字三联体作为生产公式中人类智力方面的数字表示,有利于提高人工工作的标准化和有效性,有利于提高生产的安全性、可靠性和效率。

数字三联体的一个重要特点是可以将生命周期的一个阶段的数据、信息和知识,转移到生命周期的其它阶段,以增加价值,例如,从使用阶段到设计,从制造到设计,从使用到维护。

通过数字三联体,可以真正将产品、它的数字副本及其实际操作,作为三个独立的东西,进行分析和跟踪。制造商可以记录和跟踪产品在实际操作中的表现,预测产品寿命、维护周期和实际性能,衡量不同固件、软件更新和版本对部件性能的影响,推动持续改进。

展望未来,数字三联体以人类和机器可读的语言提供内容。这意味着数字三联体能够在运营中实现自动化。更进一步,数字三联体与模拟技术结合使用,提供特定场景的操作模拟,有益于人员培训。

小结

在数字化转型的过程中,数字三联和数字孪生同样重要。数字孪生体在过去十多年间,其理论和技术已经成熟,并有许多成功案例,论著颇多,而数字三联体,则只有初步的概念,文章罕见。




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