Inquiry
Form loading...
Tiga salah faham kembar digital

Berita Industri

Tiga salah faham kembar digital

2023-12-08
Sejak kelahiran konsep, dalam bidang perindustrian, "kembar digital" telah membawa stereotaip yang tidak boleh dicapai dan sukar kepada pekerja kerana kesejagatan senario dan bidang aplikasi, kepelbagaian teknologi yang terlibat dan perbezaan besar dalam kaedah pelaksanaan. 1.Apakah kembar digital? Apakah salah faham yang biasa berlaku? 2.Bagaimana untuk menggunakan lebih baik nilai teknologi digital twin? Kandungan kertas kerja ini disusun daripada ucapan yang disampaikan oleh Dr. Lin Shiwan, pengerusi CO Kumpulan Kerja Teknologi Perikatan Internet industri Amerika, pasukan petugas seni bina dan pasukan petugas kebolehoperasian berkembar digital, pada sidang kemuncak automasi dan pembuatan global 2021 (ke-10). 1 Dari perspektif senario pengeluaran dan operasi, Dr. Lin Shiwan mengupas lapisan kepompong demi lapisan untuk membantu memahami dengan mendalam semua perkara pengetahuan tentang "kembar digital" daripada konsep hingga aplikasi teknologi. Tiga salah faham kembar digital Kerumitan sistem perindustrian yang tinggi, kepelbagaian dan kebolehubahan persekitaran pengeluaran dan keadaan kerja, dan pemecahan pengumpulan pengetahuan industri menjadikannya lebih sukar untuk menjalankan aplikasi pelbagai teknologi baharu. Untuk mengelakkan lencongan, perusahaan mesti mengelakkan salah faham biasa ini sebelum melangkah ke "landasan" berkembar digital: Mitos 1: Paparan data simulasi 3D ≠ kembar digital! Apabila orang merujuk kepada kembar digital, mereka sering berfikir secara langsung tentang paparan simulasi tiga dimensi, terutamanya beberapa data yang dipaparkan di latar belakang simulasi tiga dimensi. Pemahaman ini adalah berat sebelah.
"Inti sebenar kembar digital terletak pada pengiraan hampir masa nyata data yang dikumpul di tapak pengeluaran, untuk mendapatkan pemahaman yang tepat tentang keadaan kerja di tapak pengeluaran, untuk membuat keputusan selaras dengan acara. Terasnya terletak pada data dan pengiraan."
Paparan simulasi tiga dimensi hanyalah pemetaan ruang tiga dimensi. Hasilnya adalah untuk menjadikan paparan data, status atau peristiwa dan penyemakan imbas sistem lebih intuitif. Ia boleh memberi pengunjung kesan yang keren dengan memaparkannya pada skrin besar. Walau bagaimanapun, ini hanyalah ungkapan antara muka manusia-mesin. Tanpa sokongan data dan algoritma kembar digital, paparan ini tidak begitu penting. Sudah tentu, jika kembar digital mempunyai data yang kaya dan algoritma yang berkuasa, dan aplikasi industri yang sepadan mempunyai fungsi yang berkuasa, kebanyakan operasi pengeluaran, operasi dan penyelenggaraan boleh diselesaikan secara automatik tanpa campur tangan manual, keperluan paparan simulasi tiga dimensi juga akan menjadi lemah. Dan jika terdapat algoritma yang berkesan boleh memantau, penggera, merekod dan memproses status peralatan, "Ronda maya" sedia ada akan mempunyai sedikit kesan. Sudah tentu, sebagai tambahan untuk memenuhi peraturan proses sebelumnya, simulasi 3D, sebagai sejenis model kembar digital, mewujudkan model visual berdasarkan parameter spatial sebenar entiti fizikal dan hubungan topologi ruang, terutamanya digabungkan dengan AR, akan diteruskan. untuk memainkan peranan unik dalam reka bentuk, pembongkaran peralatan dan panduan operasi penyelenggaraan, dan main semula peristiwa operasi peralatan bergerak. 2 Mitos 2: model simulasi analog tradisional ≠ kembar digital! Simulasi adalah untuk mewujudkan model dalam komputer, menghasilkan semula proses penting dalam sistem fizikal, dan menjalankan pengiraan eksperimen dengan melaraskan input model dan parameter kawalan. Ia digunakan untuk mengkaji dan menilai ciri dan tingkah laku sistem sedia ada atau reka bentuk, dan mencari reka bentuk yang boleh dilaksanakan atau optimum. Ia digunakan secara meluas dalam industri pembuatan. "Tetapi secara amnya, kos pembinaan sistem sebenar adalah tinggi, dan sesetengah ujian mengambil masa yang lama atau berbahaya. Ia jelas merupakan satu cara untuk mendapatkan dua kali ganda keputusan dengan separuh usaha menggunakan simulasi komputer." Dan sistem sebenar secara amnya sangat kompleks dan terhad oleh teknologi semasa. Apabila mewujudkan model simulasi, kebanyakannya perlu dipermudahkan. Hanya memberi tumpuan kepada faktor utama, mengabaikan faktor sekunder, atau mensimulasikan hanya beberapa aspek sistem boleh memenuhi keperluan untuk mengesahkan sama ada hasil reka bentuk memenuhi keperluan reka bentuk tertentu (seperti pengeluaran keselamatan) dalam proses reka bentuk, tetapi ketepatan pengiraan tidak mudah. untuk memenuhi keperluan penyeliaan dan Pengoptimuman dalam proses pengeluaran. Di samping itu, kebanyakan perisian model simulasi yang digunakan dalam proses reka bentuk adalah berdasarkan data simulasi, yang digunakan dalam kelompok dan tidak disambungkan dengan data masa nyata di tapak pengeluaran. Bukan mudah untuk menyokong pengkomputeran aliran berterusan dari segi prestasi pengkomputeran, dan sukar untuk menyokong kawalan dan pengoptimuman proses pengeluaran dan operasi dalam kembar digital. Secara umumnya, simulasi analog ialah teknologi sokongan penting bagi kembar digital. Model simulasi dalam proses reka bentuk hanyalah bahagian penting dalam model algoritma kembar digital, yang tidak sama dengan kembar digital itu sendiri. Mitos 3: Kembar digital ≠ "alkimia"! "Kembar digital bukanlah sentuhan emas, tetapi peluang untuk penambahbaikan berterusan." Keberkesanan kembar digital bergantung pada kerumitan peralatan atau proses pengeluaran, kesukaran pertimbangan mod, ramalan keadaan atau pengiraan strategi pengoptimuman, dan kesempurnaan dan ketepatan data penderia yang dikumpul dari medan untuk pengiraan. Sama seperti kognisi orang tentang dunia sebenar mempunyai proses pembelajaran yang berterusan, pemahaman kembar digital tentang dunia fizikal juga mempunyai proses dari kasar kepada halus. Sebagai metodologi, sistem teknologi rangka kerja, dan juga perisian tengah untuk seni bina digital persekitaran pengeluaran dan operasi, kembar digital bukanlah keajaiban yang boleh dicapai dalam sekelip mata. Perusahaan tidak seharusnya menganggap kembar digital sebagai teknologi sentuhan emas, dan secara tidak realistik mengharapkan kembar digital menyelesaikan masalah sukar dalam satu langkah. Teras teknologi digital ialah perisian. Pada dasarnya, ia adalah teknologi penambahbaikan berterusan, manakala perisian tanpa penambahbaikan berulang berterusan tidak mempunyai daya hidup.
Konotasi sebenar "kembar digital"
"Kembar digital ialah idea dan metodologi pendigitalan industri, sistem teknikal dan keupayaan teknikal." 3 1.Sebagai konsep asas, teras kembar digital ialah menggunakan data penderiaan dan pengkomputeran untuk merealisasikan kognisi yang mendalam dan membuat keputusan yang bijak bagi entiti fizikal, mengawal dan mengurus entiti fizikal ini dengan berkesan dan memberi perkhidmatan yang lebih baik kepada manusia; 2.Sebagai konsep teknikal, digital twin adalah untuk merealisasikan pemetaan entiti fizikal dalam komputer, yang tergolong dalam masalah kejuruteraan komputer dan kategori kejuruteraan perisian. Untuk memetakan entiti fizikal, adalah perlu untuk mengira keadaannya, seperti pertimbangan mod, analisis punca punca dan ramalan keadaan. Terdapat pelbagai kaedah pelaksanaan. Pengkomputeran adalah teras "kembar digital" Pada peringkat awal pembangunan komputer, kami hanya mempunyai bahasa himpunan, yang hampir diprogramkan dengan bahasa mesin pemproses komputer. Ia adalah rentetan arahan yang panjang tanpa sebarang struktur. Ia memakan otak, memakan masa, terdedah kepada ralat, sukar untuk diperiksa, dan tiada penggunaan semula. Kemudian, bahasa peringkat tinggi, seperti FORTRAN dan C, memperkenalkan logik dan struktur data, dan boleh mengatur kod dalam cara fungsi mengikut tugas. Memandangkan fungsi boleh dipanggil di beberapa tempat sebagai unit kod, penggunaan semula kod direalisasikan. Walau bagaimanapun, bahasa pengaturcaraan ini tergolong dalam paradigma pengaturcaraan proses. Untuk sistem program berskala besar, terdapat banyak fungsi yang perlu diurai, hubungan panggilan adalah kompleks, kesukaran reka bentuk, pembangunan dan penyelenggaraan akan menjadi sangat tinggi, penggunaan semula dan penggunaan semula akan menjadi sukar, dan kos pembangunan perisian dan penyelenggaraan akan menjadi sangat tinggi.
Kemudian, paradigma pengaturcaraan berorientasikan objek, seperti Smalltalk terawal, dan kemudiannya digunakan secara meluas C ++ dan Java, memperkenalkan konsep objek. Sesuai dengan "objek" atau "badan logik" dalam kehidupan sebenar dalam bentuk objek, data ciri (atribut) dan logik operasi (tingkah laku) dikapsulkan dalam badan objek sebagai data dan fungsi masing-masing.
Cara ini menjadikan reka bentuk perisian lebih selari dengan cara pemikiran orang ramai dalam kehidupan sebenar. Ia bukan sahaja menjadikan reka bentuk lebih tersusun, tetapi juga meningkatkan kebolehgunaan semula dan kebolehselenggaraan perisian, meningkatkan kualiti perisian dan mengurangkan kos pembangunan perisian. Sebagai satu set metodologi Sebagai metodologi, paradigma pengaturcaraan berorientasikan objek (OOP) boleh digunakan untuk rujukan dalam reka bentuk kembar digital. Reka bentuk kembar digital boleh memanjangkan paradigma pengaturcaraan berorientasikan objek kepada entiti dunia fizikal, mewakili entiti fizikal dalam cara objek dalam perisian, dan mewujudkan objek perisian yang sepadan untuk setiap entiti fizikal. Dalam kembar digital, atribut dan keadaan entiti fizikal diwakili oleh data, dan tingkah laku mereka disimulasikan oleh model algoritma. Di samping itu, kaedah reka bentuk berorientasikan objek boleh menyokong penggunaan objek unit untuk membina sistem yang lebih dan lebih kompleks dalam cara blok bangunan. Bermula daripada kembar nombor komponen, ia boleh membina kembar digital bagi peralatan, unit, barisan pengeluaran, bengkel dan juga keseluruhan loji, menjadi perwakilan digital keseluruhan loji. Kembar digital dibina dengan cara ini, yang secara struktur mencerminkan sifat, keadaan dan tingkah laku entiti fizikal, melindungi kerumitan tapak dan memudahkan pembinaan aplikasi industri digital. Sebagai sistem rangka kerja teknikal Kembar digital memetakan entiti di dunia nyata dan mengira keadaan mereka, seperti pertimbangan mod, analisis punca dan ramalan keadaan -- untuk tujuan ini, kembar digital tidak boleh digunakan sebagai aplikasi terminal untuk pengguna, tetapi sebagai teknologi sokongan untuk aplikasi industri kimia digital, Ia juga boleh dibina sebagai perisian tengah dalam seni bina aplikasi ini. Untuk memetakan keadaan dan tingkah laku peralatan di tapak pengeluaran, kembar digital perlu mewujudkan objek imej yang sepadan dalam perisian. Jika kita belajar daripada OOP, kita perlu menetapkan parameter yang sepadan dengan peralatan dalam kembar digital, termasuk atribut, status, arahan dan jenis lain. Atas dasar ini, parameter ini disambungkan dengan data yang dikumpul daripada peralatan satu demi satu. Jika parameter operasi tertentu peralatan berubah, ia akan dicerminkan pada kembar digital yang sepadan hampir dalam masa nyata. Ini ialah proses menyusun data peralatan, dan ia juga merupakan proses pemendakan pengetahuan industri ke dalam perisian. Selepas itu, model algoritma digunakan untuk menganalisis dan mengira data ini dan memetakan tingkah laku entiti fizikal. Sebagai contoh, tentukan atau ramalkan mod operasi peralatan, sama ada ia tergolong dalam keabnormalan operasi, sama ada ia memenuhi keperluan proses, sama ada ia memenuhi keperluan kecekapan tenaga, dsb. jika keabnormalan ditentukan, analisis punca punca keabnormalan dan strategi penyelesaian, yang akan menggunakan model mekanisme dan model algoritma data. Walau bagaimanapun, penyelesaian akhir mesti mengambil ciri operasi dan tingkah laku peralatan yang dipetakan oleh kembar digital sebagai input, membuat keputusan yang sesuai dan melaksanakannya dalam kombinasi dengan logik perniagaan dan peraturan pengeluaran pengurusan pengeluaran dan operasi, terutamanya prinsip dan metodologi. pengurusan kurus. Logik ini secara amnya boleh direalisasikan dalam cara aplikasi. Ini adalah peranan kembar digital sebagai sistem rangka kerja teknikal dan Middleware seni bina aplikasi industri digital: ia boleh memulakan data IOT dan menyambungkan tapak; Apl perindustrian digunakan untuk menyampaikan cerapan dan kognisi keadaan dan tingkah laku tapak, dan menyokong pembuatan keputusan mengawal tapak. Ciri dan fungsi kembar digital Di peringkat pengeluaran dan operasi digital, selepas lebih 20 tahun pembangunan maklumat, perusahaan pembuatan telah menggunakan pelbagai perisian reka bentuk dan CAD dalam proses reka bentuk produk dan proses, dan merealisasikan automasi dan maklumat proses pengurusan perniagaan berdasarkan pengeluaran automatik asal. Walau bagaimanapun, kebanyakan perisian industri kebanyakannya digunakan untuk mengurus proses perniagaan dan pengeluaran yang dirancang dalam keadaan biasa. Dalam proses pengeluaran, banyak kerja perlu dilakukan untuk menggunakan sepenuhnya sejumlah besar data peralatan di tapak pengeluaran, mengurangkan lagi kadar kegagalan peralatan, meningkatkan kecekapan keseluruhan peralatan, meningkatkan kualiti produk, mengurangkan tenaga dan penggunaan bahan, dan memastikan pematuhan proses pengeluaran. Pada peringkat ini, pertimbangan pengeluaran tidak normal, analisis punca dan strategi mengatasi kebanyakannya bergantung pada pengalaman operasi dan operasi manual. Dalam pusingan baharu pembangunan digital, sama ada dalam reka bentuk produk dan proses atau dalam proses pengeluaran, cara menggunakan data dari dunia fizikal untuk membuat pertimbangan yang tepat, membuat keputusan yang bijak dan pelaksanaan tepat pada masanya telah menjadi tumpuan perusahaan. Perusahaan perlu melalui operasi kolaboratif yang cekap pelbagai peralatan di hulu dan hiliran proses pengeluaran, menyepadukan prinsip dan kaedah pengurusan lean ke dalam pengurusan operasi pengeluaran digital, dan meneruskan penyeragaman, kestabilan dan penambahbaikan berterusan proses pengeluaran. Kelahiran teknologi kembar digital boleh menggunakan replikasi maya digital entiti fizikal untuk menyelesaikan masalah praktikal.
Apabila kami menggunakan metodologi kembar digital untuk mewujudkan rangka kerja teknikal baharu, dari perspektif OT, kami mengambil peralatan sebagai objek utama untuk pemodelan, mentakrifkan data ciri peralatan, dan mewujudkan model algoritma untuk menilai atau meramalkan tingkah laku. daripada peralatan tersebut. Dengan cara ini, pakar peralatan boleh dengan mudah menentukan data ciri peralatan, dan pakar yang memahami operasi peralatan dan proses pengeluaran boleh bekerjasama dengan jurutera algoritma untuk menubuhkan model algoritma, supaya kedua-dua pihak boleh disepadukan melalui struktur kembar digital. Dengan cara ini, kembar digital diwujudkan untuk pelbagai peranti, dan takrifan dan algoritma data dirangkumkan ke dalam komponen perisian yang boleh digunakan semula dalam berbilang pemalam. Pembekal peralatan yang biasa dengan peralatan atau institut reka bentuk perindustrian yang biasa dengan proses itu juga boleh membina dan menyediakan kembar digital jenis peralatan atau proses pengeluaran tertentu secara bebas, dan boleh menyokong pelbagai senario. Selain itu, kembar digital itu sendiri dipisahkan daripada komponen perisian perniagaan lain (seperti peraturan pengeluaran atau antara muka pengguna) dalam struktur perisian. Apabila algoritma lelaran kembar digital dipertingkatkan, seperti meningkatkan ketepatan pengiraan tertentu, hanya perlu mengemas kini kembar digital secara bebas tanpa mengubah suai atau menukar kod perisian perniagaan. Secara ringkasnya, menggunakan kembar digital, pengguna berpeluang membina rangka kerja teknikal yang boleh menyokong penyepaduan teknologi digital dan pengetahuan industri secara berkesan, menggalakkan pemendakan, pengumpulan dan peningkatan berterusan pengetahuan industri, dan menggalakkan penggunaan semula dan perkongsian yang meluas pengetahuan industri ekologi. Gunakan "kembar digital" dengan baik: guna semula dan pengumpulan adalah kuncinya Untuk merealisasikan nilai kembar digital, kita memerlukan integrasi pelbagai teknologi dan pengetahuan, terutamanya integrasi teknologi digital (it) dan pengetahuan industri (OT). Bagi perusahaan pembuatan, mereka sering menghadapi dilema sumber teknologi yang lemah dan pengumpulan pengetahuan yang lemah. Terdapat banyak halangan untuk menggunakan kembar digital sahaja untuk mempromosikan pengeluaran digital dan pengurusan operasi.
Untuk mewujudkan kembar digital yang berkesan dalam bidang perindustrian, kami memerlukan usaha bersama rakan kongsi ekologi industri, termasuk pembekal teknologi digital, pembekal peralatan, pembekal pengetahuan industri (seperti institut penyelidikan industri dan institut reka bentuk) dan perusahaan sebagai Pihak A untuk membina dan menambah baik teknologi dan sistem. Dalam proses ini, adalah amat penting untuk mempromosikan penggunaan semula kembar digital dalam ekologi industri. Adalah boleh difikirkan bahawa dalam senario setiap perusahaan, perisian digunakan untuk mencirikan dan memetakan keadaan ciri dan kelakuan peralatan dan proses pengeluaran secara mendalam dan tepat. Ambang pembinaan berasingan adalah tinggi, kosnya tinggi, pengumpulan dan promosi adalah perlahan, dan hasilnya adalah dua kali ganda hasil dengan separuh usaha. Petua: Pada masa ini, banyak perusahaan masih menggunakan mekanisme pengurusan pelaksanaan berasaskan projek perisian tradisional dalam membina sistem aplikasi digital, yang dimiliki oleh pelaksanaan projek sekali sahaja. Selepas pembekal penyelesaian memenangi bidaan untuk pelaksanaan dan penghantaran, secara amnya tiada pertimbangan atau peluang untuk penyelenggaraan atau kemas kini berikutnya selepas satu tahun jaminan. Lain kali, sukar untuk dikumpulkan dan diperbaiki. Perusahaan perlu mengekalkan hubungan kerjasama jangka panjang dengan pembekal penyelesaian, menyediakan pelaburan yang sepadan untuk menyokong penyelenggaraan dan penambahbaikan aplikasi perisian, meninggalkan cara jangka panjang untuk penyelesaian digital yang telah ditetapkan dan mengelakkan perdagangan sekali sahaja. Pada masa yang sama, perusahaan juga boleh mempertimbangkan untuk menggunakan produk pembekal pihak ketiga untuk mengelakkan projek binaan sendiri yang tidak perlu. Dengan cara ini, mereka boleh memanfaatkan produk pembekal untuk memaksimumkan penggunaan semula dan mengumpul hasil yang lebih baik. Jika rangka kerja teknologi perkongsian kembar digital yang sepadan dan mekanisme perdagangan nilai boleh diwujudkan dalam industri untuk menggalakkan penggunaan semula kembar digital, ia akan mengurangkan kos permulaan, mempercepatkan peningkatan keberkesanan, kualiti dan prestasinya, dan meningkatkan kos prestasi aplikasi berkembar digital. Pada skala yang lebih luas, perisian boleh dikatakan digunakan. Apabila aplikasi perisian mempunyai lebih ramai pengguna, lebih banyak senario dan lebih banyak masalah, fungsinya akan menjadi kaya dan berkuasa, dan kestabilannya akan dipertingkatkan. Ini adalah hasil daripada pengumpulan penggunaan semula. Inilah sebabnya mengapa produk perisian pihak ketiga secara amnya lebih baik daripada yang dibangunkan sendiri, yang disebabkan oleh perbezaan dalam ruang (adegan) dan pengumpulan masa, terutamanya kelebihan penggunaan semula ruang silang. Oleh itu, penggunaan semula bukan sahaja bermanfaat kepada pembekal perisian, tetapi juga bermanfaat kepada pengguna perisian.