《工业数字孪生建模与应用》课件 概述.pptxVIP

概述

工业数字孪生的基本概念 ;工业互联网;工业互联网;工业互联网;工业互联网-（1）发展历程;工业互联网-（1）发展历程;工业互联网-（1）发展历程;工业互联网-（1）发展历程;工业互联网-（1）发展历程;工业互联网-（1）发展历程;工业互联网-（2）核心技术;工业数字孪生;数字孪生（英文名：DigitalTwin）也被称为数字双胞胎和数字化映射。概念起源于产品全生命周期管理

（PLM），由美国密歇根大学教授迈

克尔?格里夫斯（MichaelGrieves）于

2002年提出，其定义为“数字孪生是以数字化方式创建物理对象的虚拟实体，借助历史数据、实时数据以及算法模型等，模拟、验证、预测、控制物理实体生命周期过程的技术手段”。;;;物理对象（设备实体）;b）持续

数字孪生和物理对象之间的互动是不间断的，贯穿产品的全生命周期。在一定的程度上用来可以直接描述它对应实体对象的状态，确保我们对实体对象状态的可见。更重要的是帮助我们更深入地辨认发生的事件（如质量、故障），理解其原因，并能对未来可能发生的事件提供预测，从而降低企业进行产品创新、模式创新中的成本、时间及风险，并且持续地推动产品优化，改善客户体验，极大地驱动了企业创新行为。;c）开放

通过数字孪生收集到的海量数据，单靠企业自身的力量来分析和挖掘其中的价值是不够的，企业需要将数据对第三方开放，借助外部合作伙伴的力量充分挖掘数字孪生的价值。

d）互联

数字孪生的意义不仅如此，还包括价值链上下游企业间的数据集成以及价值链端到端集成，本质是全价值链的协同。产品数字孪生作为全价值链的数据中心，其目标是实现全价值链的协同，因此不仅是要实现上下游企业间的数据集成和数据共享，也要实现上下游企业间的产品协同开发、协同制造和协同运维等。;;工业数字孪生的应用场景;工业数字孪生技术，可以应用到工业企业产品全生命周期的各个环节，构建数字化运营的解决方案，包括智能研发、智能制造、智能销售、智能服务与智能运营。;在产品研发阶段，利用数字孪生可以提高设计的准确性，并验证产品在真实环境中的性能。这个阶段的数字孪生??用主要体现在以下两个方面：;;上页PPT图片体现的是三一在借助设备大数据促进产品研发的一个典型案例。这是三一的起重机，起重机的臂架是非常核心的一个部件，臂架都有他的使用寿命和负载能力设计的，臂架长时间处于满应力工作状态，只要超载一点就容易产生结构故障，对于安全生产至关重要，每年国内外都会因起重设备在作业中出现故障，造成大量的人员伤亡事故和经济损失。所以臂架的改良和增强是起重机产品研发中重点关注的部分。

以前，研发人员只能根据一些理论分析和推算，或者实验测试，来改进臂架。臂架分5段，以前往往是每一段都针对性的加强，比如都用更好的更厚的钢材。这样会导致产品成本上升，同时车辆重量增加后，油耗也会增加，间接增加了用户使用成本。

而现在，通过数字孪生采集的设备实时工况大数据，研发人员可以统计分析每一段臂架的应力曲线和超载使用情况，可以分析出，5段臂架中，每一段臂架在实际使用中的应力和负载情况与产品设计值的差异，知道哪节臂架应力和超载比较厉害，哪些比较合理。从而，在后续产品设计中，针对具体那段臂架进行改良设计，而不用盲目的对所有臂段都增强。不仅大大降低研发生产成本，更重要的是保证终端客户的安全生产。;数字孪生在生产现场的应用非常广泛，覆盖了人、机、料、法、环各个要素。具体来说，主要体现在三个方面：;b）数字化生产线。将生产阶段的各种要素，如原材料、设

备、工艺配方和工序要求，通过数字化的手段集成在一个紧密协作的生产过程中，并根据既定的规则自动完成不同条件组合下的操作，实现自动化的生产过程。同时，记录生产过程中的各类数据，为后续的分析和优化提供可靠的依据。;c）关键指标监控和过程能力评估。

通过采集生产线上的各种生产设备的

实时运行数据，实现全部生产过程的可视化监控，并且通过经验或机器学习建立关键设备参数、检验指标的监控策略，对出现违背策略的异常情况进行及时处理和调整，实现稳定并不断得到优化的生产过程。;;例如，三一集团泵送事业部是泵送机生产、营销与销售核心部门，长期依赖传统人工经验进行销售预测，难以全面考虑行业季节性、宏观经济波动等多重影响因素，销售预测准确率较低，产销协同困难。应用基于AI的大数据销量预测模

型，将传统时间序列预测转化为基于大数据的趋势项的回归拟合问题，考虑行业季节性、宏观经济波动的影响，利用机器学习的回归预测中短期销量，利用统计学的回归预测长期销量。基于产品销量规律，调整不合理的“行业销量”，包括月销量和季节性规律。同时，预测行业销量。;;工业数字孪生的应用场景-（4）智能服务

b）优化客户的生产指标。对于需要依赖工业装备来实现生产的客户而言，工业装备来实现生产参数设置的合理性及在