工业互联网与数字孪生体技术

工业互联网与数字孪生体技术对数字孪生体“DigitalTwin”的关注大幅增强数字孪生体Gartner新兴技术炒作周期过程优化业务优化资产优化工业互联网的核心要素通过数据、模型、应用构成多个层次的闭环优化算法模型的优劣将是未来企业竞争力强弱的分水岭应用决策执行模型认知数据感知工业互联网的新挑战单体设备多体(系统)优化的广度优化的深度描述性诊断性预测性策略性算法模型是优化的核心，是工业知识沉淀积累、提升复用的手段……需要新系统性的方法论与技术工业互联网先行企业初见成效：设备的连接数据的汇聚基本的远程监控针对单体设备的建模难：缺乏算法模型的专才用模难：传统架构模型与应用紧耦合，开发时间长，重复性工作多，难以更新，性能难以保障管模难：模型零落各处，不易管理和复用什么是数字孪生体？ADigitalTwinisadigitalrepresenta6onofanen6ty,includingallnecessarya=ributesandbehaviors,sufficienttomeettherequirementsofasetofusecases.赫尔辛基理工大学HolmströmFrämling,Ala-RiskuKärkkäinen(2002)"Inordertohandleinforma6onduringthewholelifecycleofaproductitem,weproposeusinganagent-basedarchitecturewhereeachproductitemhasacorresponding“virtualcounterpart”oragentassociatedwithit.Agentsprovideservicesfortheirphysicalcounterparts."数字孪生体是什么：实体或逻辑对象在数字空间的全生命周期的动态复制体。做什么：基于丰富的历史和实时数据和先进的算法模型实现对对象状态和行为高保真度的数字化征、模拟试验和预测。为什么：对物理或逻辑空间的对象实现深入的认知、正确的推理、精准的操作。数字孪生体(2019)数字孪生体的特征数字化的一种思路、方法论、技术体系、技术能力为了把事物理解透，把事情做成、做好引擎、导行系统、起落架、飞机、跑道、天气、飞行控制系统……阀门、机床、产线、车间、工厂……生产过程、组织机构、物流过程、管理流程……数据指令动态实时双向连接传感现实空间肢体计算数字空间大脑是什么：实体或逻辑对象在数字空间的全生命周期的动态复制体。做什么：基于丰富的历史和实时数据和先进的算法模型实现对对象状态和行为高保真度的数字化表征、模拟验证和预测。为什么：对物理或逻辑空间的对象实现深入的认知、正确的推理、精准的操作。数字孪生体数字与实体孪生体同生共长，同呼共息数字孪生体的历史和形态之一阿波罗13号阿波罗13号是美国航天局于1972年4月11日的第三次载人登月航天器。在飞行过程中一个氧气罐的爆炸导致航天器瘫痪，航天员被迫放弃航天服务模组，仅用登月模组返回地球。在事故发生的一个小时内，地面控制站开始进行飞行控制模拟，计算轨迹和燃烧持续时间，新的导航和飞行控制程序，并提供对关键供给持续期的精细估计，为航天员成功返回地球的飞行操作提供了不可缺少的支持。不是一个全新的思路和手段……但是多在一些专门的场景有零散的应用，缺乏体系化的广泛应用……阿波罗数字孪生体的历史和形态之二不仅限于物理世界……社交网络的数据=>+ 算法模型社会的数字孪生体可对：每个人的心态、爱好、习惯和行为每个家庭成员间的关系整个社会的关注热点和民意进行表征、评估和预测（如果没有隐私法保护）9数字孪生体的内涵和功能规格、模型、工艺和工程数据人、机、料、法、质数据生产使用实时状态和历史数据、维保运维交易记录业务数据模型物理、化学、工程模拟、仿真……机理统计、机器学习人工智能……数字三维模型……3D增强现实AR服务预测监控诊断策略可视AR数字孪生体的全生命周期的数据集成数字孪生体:产品数字模型评估性能、发现缺陷、预测故障优化生产和运营流程改善产品设计精准产品召回数字主线:整合产品生命周期功能环节,为建立产品数字模型集成数据产品设计流程规划生产工程产品链–创新管理PLM制造交付与分销价值链–业务管理产品订单生产计划材料与供应客户支持ERP系统设计建造投产运维退役ALM报废与回收资产链–运营管理数字主线DigitalTwin数字孪生体制造数据:⼈人、机、料料、法、质数据设计数据:设计规格、模型、⼯工艺和⼯工程数据运维数据:使⽤用和维护数据约若干年若干十年全生命周期数字孪生体的组态对等聚合层级组合组件设备产线关联组合产品产线管网装备……数字孪生体的使用和部署模式多个数字孪生体实例 对应单个实体孪生体共享主数据支持实时、在线、离线模型计算主数据库设备现场监控动态寻优远程监控建模调模模拟测验主模型库数据指令指令数据其它数据模型使用实例化私有云、公有云平台端现场边缘端实时在线离线离线数字孪生体模型从边缘到云端按需部署实体孪生体数字孪生体数字孪生体的应用例子实体孪生体数字孪生体数据指令征实的时监状控态和特数字孪生体服务API数字孪生体为各种不同应用场景提供统一和规范的数据和计算API界面强实的条了的发参寻动基数优的寻征历征未现时模件解模现数找态于的化数找的史的来实数拟下设拟故的最寻实验模据优重状预状的据的备障模佳优时证型挖化播态测态展在特在模拟工数和掘模和和示增征新式艺据参式特特标准化的数字孪生体将激发工业APP的创新发展实体孪生体数字孪生体数据指令数字孪生体组件和设备所构成的多层次数字孪生体系统数字孪生体服务API工艺管理和优化质量管理和优化理调和度优与化排产的管设备管理和优化能效管理和优化……数据驱动的工业应用（APP）将成为对物理世界监控和操作的基础数字孪生体服务API将为数据驱动的智能工业APP提供统一和规范化的界面。标准化的数字孪生体服务API将大幅降低工业APP的开发复杂度，保障工业APP跨平台的可移植性，促成开放性的工业APP生态系统的形成，激发工业APP的创新发展。在数字孪生体标准体系下设备的双体交付实体孪生体数字孪生体数据指令数字孪生体的实体和数字双体的交付数字孪生体无缝嵌入数字孪生系统中数字孪生体包括了设计和生产过程中的所有模型、数据、交付记录和其它文档。设备的双体交付15数字孪生体发展的挑战和机遇认知不足，继续沿用传统架构，难成体系缺乏技术载体，难以实施没有规范和标准，互操作性无从可言现有数据和算法模型散落各处，并与具体应用紧耦合，重构工作量大日趋完整数字孪生体体系将为全面数字化和智能化提供有效载体亟须全球化的数字孪生体标准……美国工业互联网联盟(IIC)关于数字孪生体展开的工作设立“数字孪生体互操作性”任务组重构与德国工业4.0的合作任务组 探讨数字孪生体互操作性需求及可行的解决 探讨数字孪生体与德国工业4.0的管理壳在技术和应用场景范畴的异同，以及管理壳在支持数字孪生体的适用性和可行性管理壳管理壳18Thingswise工业数据OS应用平台: 作为开发运维环境，支撑工业应用，将洞察转换为可执行的行动。数字空间: 实现数字孪生体的定义和配置，实现一次建模，多处复用。模型平台: 融合机理模型、数字算法模型，以获取深度洞察。数据平台: 一统多源异构数据, 构建单源单版主数据。自主的PaaS系统，灵活部署于公、私有云、或企业内部防火墙内，保障企业对数据和系统的自主可控，实现安全可靠的运营。面向工业场景，集云计算与微服务、大数据、机器学习与人工智能、模型和应用研发为一体，以数字孪生体框架为核心的工业互联网PaaS系统。谢谢聆听！Thankyouforlistening