數字孿生:透視前世今生

數字孿生水廠系統集成了水廠一張圖、水廠漫游展示、工藝流程模擬、設備VR操作、設備拆解、專業培訓、應急演練等多種業務應用場景,為運營管理提供決策支持,并實現水廠安全生產、精細化管理、對外宣展、員工內部培訓等目的,建立數據驅動的智慧化運營模式。

 

      在過去幾年,數字孿生的熱度不斷攀升,可以說是時下最流行的熱詞之一,有時候,我也時常在想,人體復制有“克隆”,物體復制是不是就是“數字孿生”,只不過是一個是有生物學特征,一個是純數字的物理世界(不知道準不準確,歡迎拍磚)。那今天我們就一起來認識一下什么是“數字孿生”,以及在環保水務領域都有哪些場景的應用。

 

  

     什么是數字孿生?

      這個頻繁出現在各大峰會論壇的演講主題之中的“寵兒”到底是何方神圣?數字孿生英文名叫Digital Twin,也被稱為數字映射、數字鏡像。它的官方定義非常復雜,是這么說的:數字孿生,是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據,集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。姑且這么理解,數字孿生就是在一個設備或系統的基礎上,創造一個數字版的“克隆體”。這個“克隆體”,也被稱為“數字孿生體”。它被創建在信息化平臺上,是虛擬的。在水務行業,有人稱呼它“數字雙胞胎”。

     數字孿生的特點

     理解數字孿生,必須記住這四個關鍵詞:會動、“全生命周期”、“實時/準實時”、“雙向”。

     會動,相比于設計圖紙,數字孿生體最大的魅力在于:它是對實體對象的動態仿真。也就是說,數字孿生體是會“動”的。而且,數字孿生體不是隨便亂“動”。它“動”的依據,來自實體對象的物理設計模型,還有實體上面傳感器反饋的數據,以及實體運行的歷史數據。說白了,實體對象的實時狀態,還有外界環境條件,都會復現到“孿生體”身上。如果需要做系統設計改動,或者想要知道系統在特殊外部條件下的反應,工程師們可以在孿生體上進行“實驗”。這樣一來,既避免了對實體的影響,也可以提高效率、節約成本。

      應用到水務行業,比如我們熟悉的城市污水廠、村鎮污水廠、自來水廠、海淡廠等場景,有一些應急演練,比如一些極端情況,廠區遭遇大暴雨、突然斷電、不明物入侵等,我們的運營人員可以提前演習,預警系統也可以預警報警,有助于保持廠區平穩安全的生產運行,提高廠區的應急處理水平和綜合管理能力。

全生命周期”在工業制造領域,有一個詞叫做“產品生命周期管理(PLM)”。相信很多人都聽說過,全生命周期,是指數字孿生可以貫穿產品包括設計、開發、制造、服務、維護乃至報廢回收的整個周期。它并不僅限于幫助企業把產品更好地造出來,還包括幫助用戶更好地使用產品?;貧w到水務領域的應用場景,數字孿生可以對整個廠區,及廠區的人、物、設備等各要素運行數據實時動態監測,并可對設備狀態進行全生命周期的運維,生成分析報表,指導和優化生產經營活動,提高廠區精細化管理水平。

實時/準實時”,是指實體對象和孿生體之間,可以建立全面的實時或準實時聯系。兩者并不是完全獨立的,映射關系也具備一定的實時性。

     雙向,是指實體和孿生體之間的數據流動可以是雙向的。并不是只能實體向孿生體輸出數據,孿生體也可以向實體反饋信息。企業可以根據孿生體反饋的信息,對實體采取進一步的行動和干預。

      眾所周知,工業領域是數字孿生的主戰場,其次基建工程也是數字孿生的一個重要應用領域。尤其是對中國這個“基建狂魔”來說,引入數字孿生意義更加重大。我們在修建高速公路、橋梁等基礎設施前,完成對工程的數字化建模,然后在虛擬的數字空間對工程進行仿真和模擬,評估工程的結構和承受能力,還可以導入流量數據,評估工程是否可以滿足投入使用后的需求。在工程交付之后,還可以在維護階段評估工程是否可以承擔特殊情況的壓力,以及監測可能出現的事故隱患。

      同理,環保設施很大一部分的前期投入也都在基建部分。剛才提到了城市污水廠、村鎮污水廠、自來水廠、海淡廠等的一些應用場景,其實還有流域水環境、水利、高校教學等場景也可以用??偟膩砜?,水廠是我們環保水務領域運行的最基本單體結構,也是各級部門最直接的管理對象。因此,對水廠進行數字孿生成為一個重要的管理創新方向。

      2018年,金控數據變革性地開發出了適用于水務行業的數字孿生水廠,經過近幾年的不斷積累迭代,已經進化到3.0時代。金控數據打造的數字孿生水廠是基于三維建模、物聯感知、云計算、人工智能、VR虛擬現實等新一代信息技術,整合靜態數據、動態數據和生產管理數據,以現實廠區的數字化鏡像以三維虛擬模型為基本呈現形式,精準映射還原水廠全生命周期運行過程。

      數字孿生水廠系統集成了水廠一張圖、水廠漫游展示、工藝流程模擬、設備VR操作、設備拆解、專業培訓、應急演練等多種業務應用場景,為運營管理提供決策支持,并實現水廠安全生產、精細化管理、對外宣展、員工內部培訓等目的,建立數據驅動的智慧化運營模式。游戲引擎中開發的場景,速度和畫面順滑逼真,可帶給使用者身臨其境的浸入感和非一般的交互體驗。

      目前,金控數據數字孿生水廠已應用于某鄉鎮污水運營管理平臺、某水務科學園項目等多個項目上,甚至成為某知名水務集團的標配。

      總而言之,數字孿生是一項非常有潛力的前沿技術,會給企業帶來豐厚的價值回報。為了保護該技術“高大上”的品牌基因,也請大家不要一窩蜂的上這款產品,因為不僅有點“貴”,而且維護也需要專業的技術人員,但也正因為如此,它的產出價值和尊貴的體驗將會大大超越你的想象。因為理論上它真的可以”洞悉過去,預知未來,優化現在”。

      金控數據有專業的數字孿生開發團隊,也為國內很多水廠、水務公司開發了數字孿生項目。歡迎垂詢。

  

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