Digitaalne kaksik

Digitaalse kaksiku võimalikud rakendused sõltuvad sellest, millises toote elutsükli etapis see modelleerib. Üldiselt on digitaalseid kaksikuid kolme tüüpi: toode, tootmine ja jõudlus. Kolme digitaalse kaksiku kombinatsiooni ja integreerimist koos arenedes nimetatakse digitaalseks niidiks. Mõistet „niit” kasutatakse seetõttu, et see on kootud ja koondab andmeid toote kõigist etappidest ja tootmise elutsüklitest.

1. Toote digitaalsed kaksikud

   Toote digitaalsed kaksikud kordavad füüsilisi tooteid digitaalsel kujul. Neid kasutatakse toote kujundamisel, testimisel ja simulatsioonil. Toote digitaalsed kaksikud aitavad inseneridel ja disaineritel analüüsida, kuidas toode toimib erinevates tingimustes, võimaldades neil optimeerida selle disaini ja funktsionaalsust enne füüsilise tootmise algust.

2. Protsessi digitaalsed kaksikud

   Protsess Digitaalsed kaksikud simuleerivad ja analüüsivad füüsiliste protsesside või süsteemide käitumist. Neid kasutatakse keerukate süsteemide, näiteks tootmisettevõtete, tarneahelate ja energiavõrkude toimimise jälgimiseks, juhtimiseks ja optimeerimiseks. Protsessi digitaalsed kaksikud võimaldavad organisatsioonidel reaalajas protsesse visualiseerida, simuleerida ja analüüsida, hõlbustades paremat otsustamist ja jõudluse optimeerimist.

3. Süsteemi digitaalsed kaksikud

   Süsteemi digitaalsed kaksikud kordavad digitaalses keskkonnas terveid süsteeme või ökosüsteeme. Nad integreerivad mitu digitaalset kaksikut toodete, protsesside ja muude komponentide, et simuleerida keerukate süsteemide käitumist põhjalikult. Süsteemi digitaalseid kaksikuid kasutatakse suuremahuliste süsteemide, näiteks nutikad linnad, transpordivõrgud ja tööstuskompleksid, modelleerimiseks ja analüüsimiseks.

Erinevalt traditsioonilistest digitaalsetest kaksikutest, mida kasutatakse peamiselt jälgimiseks ja analüüsimiseks, on teostatavad digitaalsed kaksikud aktiivsed dünaamilised mudelid, mis suudavad reageerida sisenditele, simuleerida st

ja teha otsuseid autonoomselt või inimese sekkumisega. Käivitatav digitaalne kaksik (või xDT). Lihtsamalt öeldes on xDT kiibil olev digitaalne kaksik. XdT kasutab reaalajas simulatsioonide tegemiseks vähendatud järjekorra mudelite abil reaalajas simulatsioonide tegemiseks füüsilisse tootesse sisseehitatud (suhteliselt) väikese arvu andurite andmeid. Nende väikeste andurite arvu põhjal suudab ta ennustada füüsilist olekut objekti mis tahes punktis (isegi kohtades, kus andureid oleks võimatu paigutada).

Reaalajas simulatsioon ja interak

tsioon xDT on võimelised reaalajas simuleerima füüsilise vara või süsteemi käitumist ja jõudlust. Nad suudavad reageerida sisenditele, simuleerida erinevaid töötingimusi ja suhelda dünaamiliselt väliste süsteemide või kasutajatega.

Autonoomia ja otsuste tegem

ine xDT saab teha otsuseid autonoomselt, lähtudes eelnevalt määratletud reeglitest, algoritmidest või masinõppe mudelitest. Nad saavad analüüsida andmeid, ennustada tulemusi ja võtta meetmeid jõudluse optimeerimiseks või muutuvatele tingimustele reageerimiseks.

etud ahelaga juhtimine xDT töötab sageli suletud ahelaga juhtim

issüsteemis, kus andurite ja täiturite reaalajas andmed edastatakse tagasi virtuaalmudelisse parameetrite reguleerimiseks, jõudluse optimeerimiseks ja soovitud töötingimuste säilitamiseks.

Ennustav analüüs ja optime

xDT kasutavad ennustavat analüüsi ja optimeerimistehnikaid tulevase käitumise prognoosimiseks, võimalike probleemide või võimaluste tuvastamiseks ning meetmete soovitamiseks tulemuslikkuse parandamiseks või riskide leevendamiseks.

Integreerimine IoT ja tehisintellekti tehnoloogiatega

xDT kasutab asjade Interneti (IoT) andureid, ühenduvuse ja tehisintellekti (AI) algoritme reaalajas andmete kogumiseks, keerukate mustrite analüüsimiseks ja teadlike otsuste tegemiseks. Need võivad sisaldada ka masinõppe mudeleid adaptiivseks käitumiseks ja pidevaks täiustamiseks.

Dünaamiline kohanemine ja õpp

xDT on võimelised õppima kogemustest ja kohanema keskkonna või töötingimuste muutustega aja jooksul. Nad saavad pidevalt uuendada oma mudeleid, parameetreid ja strateegiaid uute andmete ja tagasiside põhjal.

Käivitatavad digitaalsed kaksikud leiavad rakendusi erinevates tööstusharudes, sealhulgas tootmises, energias, transpordis, tervishoius ja nutikates linnades. Need võimaldavad ennustavat hooldust, autonoomset toimimist, protsesside optimeerimist ja otsustustoetust keerukates süsteemides, kus reaalajas jälgimine ja juhtimine on kriitilised. Üldiselt esindavad käivitatavad digitaalsed kaksikud digitaalse kaksiktehnoloogia järgmist arengut, pakkudes täiustatud võimalusi reaalajas simulatsiooniks, otsuste tegemiseks ja füüsiliste varade ja süsteemide optimeerimiseks. Käivitatav digitaalne kaksik on digitaalse kaksiku täiustatud vorm, mis mitte ainult ei esinda füüsilise vara või süsteemi virtuaalset koopiat, vaid omab ka võimet virtuaalset mudelit reaalajas käivitada, simuleerida ja sellega suhelda.

Füüsikapõhised mudelid

sikapõhine käivitatav digitaalne kaksik tugineb matemaatilistele mudelitele, mis kirjeldavad korratava süsteemi füüsilist käitumist. Need mudelid põhinevad tavaliselt füüsika põhiprintsiipidel, nagu mehaanika, termodünaamika, vedeliku dünaamika, elektromagneetika jne. Lahendades neid füüsikalisi nähtusi reguleerivaid võrrandeid, saab digitaalne kaksik simuleerida reaalse maailma süsteemi käitumist virtuaalses keskkonnas.

F

üüsikaliste protsesside

Reaalajas simul

atsioon Füüsikamudelitel põhinev käivitatav digitaalne kaksik suudab simuleerida füüsilise süsteemi käitumist reaalajas või peaaegu reaalajas. See võimaldab dünaamilist suhtlemist ja otsuste tegemist süsteemi ja selle keskkonna praeguse seisundi põhjal.

etud ahelaga juh

timine Füüsikapõhised käivitatavad digitaalsed kaksikud töötavad sageli suletud ahelaga juhtimissüsteemis, kus simulatsiooni parameetrite reguleerimiseks ja virtuaalse mudeli käitumise juhtimiseks kasutatakse andurite ja täiturite reaalajas andmeid. See võimaldab digitaalsel kaksikul säilitada soovitud töötingimused ja optimeerida jõudlust.

Valideerimine ja kinnitamine Kä

ivitatavate digitaalsete kaksikute puhul kasutatavad füüsikapõhised mudelid tuleb nende täpsuse ja usaldusväärsuse tagamiseks valideerida ja kontrollida. See hõlmab simulatsioonitulemuste võrdlemist reaalse maailma mõõtmiste ja eksperimentaalsete andmetega, et kinnitada, et digitaalne kaksik esindab täpselt füüsikalist süsteemi.

Kuigi füüsikapõhist modelleerimist kasutatakse tavaliselt teostatavate digitaalsete kaksikute puhul, on oluline märkida, et sõltuvalt rakenduse konkreetsetest nõuetest ja piirangutest võib kasutada ka muid modelleerimismeetodeid, nagu andmepõhine modelleerimine, empiirilised mudelid või hübriidmudelid, mis ühendavad füüsikat ja andmepõhiseid tehnikaid.

Digitaalne kaksikmodelleerimine võib olla osa nii CAD (Computer-Aided Design) tarkvarast kui ka simulatsioonitarkvarast, sõltuvalt kõnealuse tarkvara konkreetsetest funktsioonidest ja võimalustest.

CAD-tarkvara

CAD-tarkvara kasutatakse peamiselt füüsiliste objektide või süsteemide üksikasjalike 3D-mudelite loomiseks. Digitaalsete kaksikute kontekstis saab CAD-tarkvara kasutada füüsilise vara virtuaalse esituse või geomeetria loomiseks. See hõlmab füüsilise objekti geomeetria, struktuuri, komponentide ja sõlmede modelleerimist. CAD-tarkvara keskendub tavaliselt geomeetrilisele esitusele ja disaini kavatsusele, võimaldades inseneridel luua toodete või süsteemide täpseid virtuaalseid mudeleid.

Simulatsioon

itarkvara Simulatsioonitarkvara seevastu kasutatakse füüsikaliste süsteemide käitumise ja jõudluse simuleerimiseks erinevates tingimustes. Simulatsioonitarkvara võib sisaldada digitaalset kaksikmodelleerimist, integreerides reaalajas andmeid, füüsikapõhiseid mudeleid ja simulatsioonitehnikaid, et luua füüsilise vara virtuaalne esitus. See hõlmab füüsilise süsteemi dünaamilise käitumise, interaktsioonide ja jõudlusomaduste simuleerimist. Simulatsioonitarkvara keskendub süsteemi käitumise analüüsimisele ja ennustamisele füüsika aluseks olevate põhimõtete põhjal.

Praktikas hõlmab digitaalne kaksikmodelleerimine sageli CAD-tarkvara ja simulatsioonitarkvara kombinatsiooni. CAD-tarkvara kasutatakse füüsilise vara geomeetrilise esituse loomiseks, simulatsioonitarkvara aga digitaalse kaksiku käitumise ja jõudluse simuleerimiseks. CAD-i ja simulatsioonitarkvara integreerimine võimaldab inseneridel luua terviklikke digitaalseid kaksikuid, mis esindavad täpselt füüsilist süsteemi ja selle dünaamilist käitumist. Lisaks pakuvad mõned tarkvaraplatvormid integreeritud lahendusi, mis ühendavad CAD-i ja simulatsioonivõimalused üheks platvormiks, võimaldades kasutajatel sujuvalt üle minna disainilt analüüsile samas keskkonnas. Need integreeritud lahendused võimaldavad inseneridel luua, simuleerida ja optimeerida digitaalseid kaksikuid tõhusamalt ja tõhusamalt.