【儀表網(wǎng) 行業(yè)標準】近日，中國標準化研究院 、鄭州輕工業(yè)大學 、中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心 、北京三維天地科技股份有限公司 、深圳市華傲數(shù)據(jù)技術有限公司 、北京航空航天大學等單位起草，由 TC159(全國自動化系統(tǒng)與集成標準化技術委員會)歸口的國家標準計劃《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 才引起國內外學者的高度重視，并連續(xù)在 2016、2017、2018 年被世界權威的信息技術研究咨詢公司 Gartner 列為當今頂尖戰(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)互通關系，保證理想模型和實際狀態(tài)之間的實時一致性，為復雜產(chǎn)品研發(fā)提供更加智能、高效和實時的服務；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合模型，可視化是通過創(chuàng)建圖像、圖表或動畫來傳達信息的技術。本文件分析了替身(數(shù)字復制品)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)領域對數(shù)字孿生技術的研究和應用逐步開展，對數(shù)字孿生技術的標準化還處于起步價段，需要加強對數(shù)字孿生可視化及其標準化的深入研究。本文件是由 ISO 的技術報告轉化而來的國家標準化指導性技術文件，對我國智能制造中的數(shù)字孿生標準化建設具有重要指導意義。通過本文件的制定和實施，可以加深我國工業(yè)領域對數(shù)字孿生可視化技術的理解和認識，促進工業(yè)領域數(shù)字孿生可視化技術的研究和應用。
本文件對可視化元素進行了分析，這些元素是物理資產(chǎn)和替身(物理資產(chǎn)的數(shù)字復制品)之間的接口的關鍵組成部分。
數(shù)字孿生的核心技術：
1.概述
數(shù)字孿生核心技術包括傳感器、執(zhí)行器、集成、數(shù)據(jù)和分析技術。可以為數(shù)字孿生的可視化定義更多的技術。
2.傳感器。連接到運行設備的傳感器可以將設備狀態(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。其結果可能是收集設備運行狀態(tài)信息的大數(shù)據(jù)。
4.分析技術。用于分析大數(shù)據(jù)的技術被稱為分析技術。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進行數(shù)據(jù)分析的技術備受關注。
5.執(zhí)行器。一旦利用分析技術來分析有關運行狀態(tài)的大數(shù)據(jù)，就可以優(yōu)化產(chǎn)品的運行參數(shù)，并且可以基于分析結果調整運行狀態(tài)。驅動機器的修改參數(shù)的傳送裝置是執(zhí)行器。
6.集成。運行狀態(tài)信息和控制信息應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行大數(shù)據(jù)。由于AR也允許集成實時運行數(shù)據(jù)，因此需要進一步分析。數(shù)字孿生中的運行大數(shù)據(jù)可以幫助替身提高運行效率和準確性。
其他差異包括數(shù)字孿生的模擬強度和AR的特殊可視化功能。可以通過模擬預測產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能。由于數(shù)字孿生通常用于電廠的預防性維護，因此利用運行大數(shù)據(jù)預測未來性能或問題的模擬功能至關重要。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，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的各種可視化技術或元素也可以用于DTw。
CPS由網(wǎng)絡部分和物理部分及其集成(或數(shù)字線程)組成。其構造和數(shù)字孿生的構造非常相似。雖然目前的推測認為DTw是CPS的一部分或實現(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。
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