《自動化系統(tǒng)與集成 工業(yè)數(shù)據(jù) 數(shù)字孿生的可視化元素》征求意見

　　【儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】近日，中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院 、鄭州輕工業(yè)大學(xué) 、中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心 、北京三維天地科技股份有限公司 、深圳市華傲數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司 、北京航空航天大學(xué)等單位起草，由 TC159(全國自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會)歸口的國家標(biāo)準(zhǔn)計劃《自動化系統(tǒng)與集成 工業(yè)數(shù)據(jù) 數(shù)字孿生的可視化元素》征求意見稿已編制完成，現(xiàn)公開征求意見。
 

　　數(shù)字孿生這一概念是在 2003 年被首次提出，直到 2011 才引起國內(nèi)外學(xué)者的高度重視，并連續(xù)在 2016、2017、2018 年被世界權(quán)威的信息技術(shù)研究咨詢公司 Gartner 列為當(dāng)今頂尖戰(zhàn)略科技發(fā)展方向。
 

　　數(shù)字孿生主要目的是通過建立虛擬世界的仿真模型和物理世界真實產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通關(guān)系，保證理想模型和實際狀態(tài)之間的實時一致性，為復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)提供更加智能、高效和實時的服務(wù)；是實現(xiàn)物理信息深度融合的一個重要抓手，為最終智能制造的落地提供了有效途徑。
 

　　數(shù)字孿生是由物理資產(chǎn)、替身和接口組成的復(fù)合模型，可視化是通過創(chuàng)建圖像、圖表或動畫來傳達(dá)信息的技術(shù)。本文件分析了替身(數(shù)字復(fù)制品)和物理資產(chǎn)之間共享或集成的可視化元素，采用并闡述了數(shù)字孿生的三個組成模型，即物理資產(chǎn)、替身和實時接口。同時討論了替身和物理資產(chǎn)之間接口的保真度度量。
 

　　目前，我國工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)字孿生技術(shù)的研究和應(yīng)用逐步開展，對數(shù)字孿生技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化還處于起步價段，需要加強(qiáng)對數(shù)字孿生可視化及其標(biāo)準(zhǔn)化的深入研究。本文件是由 ISO 的技術(shù)報告轉(zhuǎn)化而來的國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件，對我國智能制造中的數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)具有重要指導(dǎo)意義。通過本文件的制定和實施，可以加深我國工業(yè)領(lǐng)域?qū)?shù)字孿生可視化技術(shù)的理解和認(rèn)識，促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字孿生可視化技術(shù)的研究和應(yīng)用。
 

　　本文件對可視化元素進(jìn)行了分析，這些元素是物理資產(chǎn)和替身(物理資產(chǎn)的數(shù)字復(fù)制品)之間的接口的關(guān)鍵組成部分。
 

　　數(shù)字孿生的核心技術(shù)：
 

　　1.概述
 

　　數(shù)字孿生核心技術(shù)包括傳感器、執(zhí)行器、集成、數(shù)據(jù)和分析技術(shù)。可以為數(shù)字孿生的可視化定義更多的技術(shù)。
 

　　2.傳感器。連接到運(yùn)行設(shè)備的傳感器可以將設(shè)備狀態(tài)(如位置、溫度、壓力、振動、RPM)近實時發(fā)送給用戶。
 

　　3.數(shù)據(jù)。近實時采集的傳感器數(shù)據(jù)是連續(xù)生成的。其結(jié)果可能是收集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的大數(shù)據(jù)。
 

　　4.分析技術(shù)。用于分析大數(shù)據(jù)的技術(shù)被稱為分析技術(shù)。由于大量數(shù)字傳感器信息是通過互聯(lián)網(wǎng)收集的，所以數(shù)據(jù)量超過了人類的分析能力。因此，利用具有人工智能能力的計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的技術(shù)備受關(guān)注。
 

　　5.執(zhí)行器。一旦利用分析技術(shù)來分析有關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的大數(shù)據(jù)，就可以優(yōu)化產(chǎn)品的運(yùn)行參數(shù)，并且可以基于分析結(jié)果調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)。驅(qū)動機(jī)器的修改參數(shù)的傳送裝置是執(zhí)行器。
 

　　6.集成。運(yùn)行狀態(tài)信息和控制信息應(yīng)該在替身和物理資產(chǎn)之間共享，以便集成數(shù)字孿生。本文件定義的數(shù)字孿生接口組件可實現(xiàn)共享和集成。
 

　　增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)和信息物理系統(tǒng)(CPS)的區(qū)別：
 

　　需要分析數(shù)字孿生和AR之間的差異。在AR中，真實世界信息被添加到純虛擬模型中。AR類似于由物理資產(chǎn)、替身和接口組成的數(shù)字孿生。AR和數(shù)字孿生之間的區(qū)別可能是數(shù)字孿生中集成了近實時運(yùn)行大數(shù)據(jù)。由于AR也允許集成實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，因此需要進(jìn)一步分析。數(shù)字孿生中的運(yùn)行大數(shù)據(jù)可以幫助替身提高運(yùn)行效率和準(zhǔn)確性。
 

　　其他差異包括數(shù)字孿生的模擬強(qiáng)度和AR的特殊可視化功能。可以通過模擬預(yù)測產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能。由于數(shù)字孿生通常用于電廠的預(yù)防性維護(hù)，因此利用運(yùn)行大數(shù)據(jù)預(yù)測未來性能或問題的模擬功能至關(guān)重要。但是模擬功能也可以在AR中實現(xiàn)。
 

　　可視化功能是數(shù)字孿生和AR的核心技術(shù)，因為沒有可視化功能很難實現(xiàn)數(shù)字孿生或AR。由于AR更加依賴可視化能力，所以AR的各種可視化技術(shù)或元素也可以用于DTw。
 

　　CPS由網(wǎng)絡(luò)部分和物理部分及其集成(或數(shù)字線程)組成。其構(gòu)造和數(shù)字孿生的構(gòu)造非常相似。雖然目前的推測認(rèn)為DTw是CPS的一部分或?qū)崿F(xiàn)方式，但本文件發(fā)現(xiàn)這兩者(DTw和CPS)是相似的，可以互相替代。
 

　　更多詳情請見附件。