Digitālais dvīnis

Digitālā dvīņa potenciālais pielietojums ir atkarīgs no tā, kurā produkta dzīves cikla posmā tas modelē. Vispārīgi runājot, ir trīs veidu digitālie dvīņi: produkts, ražošana un veiktspēja. Trīs digitālo dvīņu kombinācija un integrācija, kad tie attīstās kopā, ir pazīstama kā digitālais pavediens. Termins “pavediens” tiek lietots, jo tas ir ieausts un apkopo datus no visiem produkta posmiem un ražošanas dzīves cikliem.

1. Produktu digitālie dvī

   ņi Produkta digitālie dvīņi atkārto fiziskos produktus digitālā formā. Tos izmanto produktu projektēšanā, testēšanā un simulācijā. Produktu digitālie dvīņi palīdz inženieriem un dizaineriem analizēt, kā produkts darbosies dažādos apstākļos, ļaujot viņiem optimizēt tā dizainu un funkcionalitāti pirms fiziskās ražošanas sākuma.

2. Process digitālie dvī

   ņi Procesa digitālie dvīņi simulē un analizē fizisko procesu vai sistēmu uzvedību. Tos izmanto, lai uzraudzītu, kontrolētu un optimizētu tādu sarežģītu sistēmu darbību kā ražotnes, piegādes ķēdes un energotīkli. Procesa digitālie dvīņi ļauj organizācijām vizualizēt, simulēt un analizēt procesus reāllaikā, atvieglojot labāku lēmumu pieņemšanu un veiktspējas optimizāciju.

3. Sistēmas digitālie dvī

   ņi Sistēmas digitālie dvīņi digitālajā vidē atkārto veselas sistēmas vai ekosistēmas. Tie integrē vairākus produktu, procesu un citu komponentu digitālos dvīņus, lai vispusīgi simulētu sarežģītu sistēmu uzvedību. Sistēmas digitālie dvīņi tiek izmantoti, lai modelētu un analizētu liela mēroga sistēmas, piemēram, viedās pilsētas, transporta tīklus un rūpniecības kompleksus.

Atšķirībā no tradicionālajiem digitālajiem dvīņiem, kurus galvenokārt izmanto uzraudzībai un analīzei, izpildāmie digitālie dvīņi ir aktīvi, dinamiski modeļi, kas var reaģēt uz ievadi, simulēt scenā

lēmumus autonomi vai ar cilvēka iejaukšanos. Izpildāmais digitālais dvīnis (vai xDT). Vienkārši sakot, xDT ir digitālais dvīnis mikroshēmā. XdT izmanto datus no (salīdzinoši) neliela skaita sensoru, kas iestrādāti fiziskajā produktā, lai veiktu reāllaika simulācijas, izmantojot samazinātas kārtas modeļus. No šī nelielā sensoru skaita tas var paredzēt fizisko stāvokli jebkurā objekta punktā (pat vietās, kur nebūtu iespējams ievietot sensorus).

Reāllaika simulācija un mijiedarb

xDT spēj reāllaikā simulēt fiziskā aktīva vai sistēmas uzvedību un veiktspēju. Viņi var reaģēt uz ievadi, simulēt dažādus darbības apstākļus un dinamiski mijiedarboties ar ārējām sistēmām vai lietotājiem.

Autonomija un lēmumu pieņem

šana xDT var pieņemt lēmumus autonomi, pamatojoties uz iepriekš definētiem noteikumiem, algoritmiem vai mašīnmācīšanās modeļiem. Viņi var analizēt datus, prognozēt rezultātus un veikt darbības, lai optimizētu veiktspēju vai reaģētu uz mainīgajiem apstākļiem.

lēgtā cikla vadība xDT bieži darbojas slēgta cikla vadības

sistēmā, kur reāllaika dati no sensoriem un izpildmehānismiem tiek ievadīti atpakaļ virtuālajā modelī, lai pielāgotu parametrus, optimizētu veiktspēju un uzturētu vēlamos darbības apstākļus.

Paredzamā analīze un optimiz

xDT izmanto prognozējošās analīzes un optimizācijas metodes, lai prognozētu turpmāko uzvedību, identificētu iespējamās problēmas vai iespējas un ieteiktu darbības, lai uzlabotu veiktspēju vai mazinātu riskus.

Integrācija ar IoT un AI tehnoloģ

xDT izmanto lietu interneta (IoT) sensorus, savienojamības un mākslīgā intelekta (AI) algoritmus, lai apkopotu reāllaika datus, analizētu sarežģītus modeļus un pieņemtu apzinātus lēmumus. Tajos var iekļaut arī mašīnmācīšanās modeļus adaptīvai uzvedībai un nepārtrauktai uzlabošanai.

Dinamiskā adaptācija un mācī

šanās xDT spēj mācīties no pieredzes un laika gaitā pielāgoties vides vai darbības apstākļu izmaiņām. Viņi var nepārtraukti atjaunināt savus modeļus, parametrus un stratēģijas, pamatojoties uz jauniem datiem un atsauksmēm.

Izpildāmie digitālie dvīņi atrod pielietojumus dažādās nozarēs, tostarp ražošanā, enerģētikā, transportā, veselības aprūpē un viedajās pilsētās. Tie nodrošina paredzamu apkopi, autonomu darbību, procesu optimizāciju un lēmumu atbalstu sarežģītās sistēmās, kurās reāllaika uzraudzība un kontrole ir kritiska. Kopumā izpildāmie digitālie dvīņi pārstāv nākamo digitālo dvīņu tehnoloģiju attīstību, piedāvājot uzlabotas iespējas reāllaika simulācijai, lēmumu pieņemšanai un fizisko aktīvu un sistēmu optimizēšanai. Izpildāms digitālais dvīnis ir uzlabota digitālā dvīņa forma, kas ne tikai attēlo fiziska aktīva vai sistēmas virtuālu kopiju, bet arī spēj izpildīt, simulēt un mijiedarboties ar virtuālo modeli reāllaikā.

Uz fiziku balstīti modeļi Uz

fiziku balstīts izpildāms digitālais dvīnis balstās uz matemātiskiem modeļiem, kas apraksta atkārtojamās sistēmas fizisko uzvedību. Šie modeļi parasti balstās uz fizikas pamatprincipiem, piemēram, mehāniku, termodinamiku, šķidruma dinamiku, elektromagnētiku utt. Atrisinot vienādojumus, kas regulē šīs fiziskās parādības, digitālais dvīnis var simulēt reālās pasaules sistēmas uzvedību virtuālajā vidē.

Fizisko procesu simulācija Digitā

lais dvīnis simulē fiziskos procesus un mijiedarbību sistēmā, izmantojot uz fiziku balstītus modeļus. Tas ļauj tai paredzēt, kā sistēma izturēsies dažādos darbības apstākļos, ieejās un scenārijās.

llaika simul

ācija Izpildāms digitālais dvīnis, kura pamatā ir fizikas modeļi, var simulēt fiziskās sistēmas uzvedību reāllaikā vai gandrīz reāllaikā. Tas nodrošina dinamisku mijiedarbību un lēmumu pieņemšanu, pamatojoties uz pašreizējo sistēmas stāvokli un tās vidi.

lēgtā cikla vad

Fizika balstīti izpildāmie digitālie dvīņi bieži darbojas slēgta cikla vadības sistēmā, kur reāllaika dati no sensoriem un izpildmehānismiem tiek izmantoti, lai pielāgotu simulācijas parametrus un kontrolētu virtuālā modeļa uzvedību. Tas ļauj digitālajam dvīnim uzturēt vēlamos ekspluatācijas apstākļus un optimizēt veiktspēju.

Validācija un verifikācija Uz

fiziku balstīti modeļi, ko izmanto izpildāmos digitālajos dvīņos, ir jāapstiprina un jāpārbauda, lai nodrošinātu to precizitāti un uzticamību. Tas ietver simulācijas rezultātu salīdzināšanu ar reālās pasaules mērījumiem un eksperimentāliem datiem, lai apstiprinātu, ka digitālais dvīnis precīzi attēlo fizisko sistēmu.

Lai gan uz fiziku balstītu modelēšanu parasti izmanto izpildāmos digitālajos dvīņos, ir svarīgi atzīmēt, ka atkarībā no lietojumprogrammas īpašajām prasībām un ierobežojumiem var izmantot arī citas modelēšanas pieejas, piemēram, uz datiem balstīta modelēšana, empīriskie modeļi vai hibrīdi modeļi, kas apvieno fiziku un uz datiem balstītas metodes.

Digitālā dvīņu modelēšana var būt gan CAD (Computer-Aided Design) programmatūras, gan simulācijas programmatūras sastāvdaļa atkarībā no attiecīgās programmatūras īpašajām funkcijām un iespējām.

CAD programmatūra

CAD programmatūra galvenokārt tiek izmantota, lai izveidotu detalizētus fizisko objektu vai sistēmu 3D modeļus. Digitālo dvīņu kontekstā CAD programmatūru var izmantot, lai izveidotu fiziskā aktīva virtuālo attēlojumu vai ģeometriju. Tas ietver fiziskā objekta ģeometrijas, struktūras, sastāvdaļu un mezglu modelēšanu. CAD programmatūra parasti koncentrējas uz ģeometrisko attēlojumu un dizaina nolūku, ļaujot inženieriem izveidot precīzus produktu vai sistēmu virtuālos modeļus.

No otras

puses, simulācijas programmatūra Simulācijas programmatūra tiek izmantota, lai simulētu fizisko sistēmu uzvedību un veiktspēju dažādos apstākļos. Simulācijas programmatūra var iekļaut digitālo dvīņu modelēšanu, integrējot reāllaika datus, uz fiziku balstītus modeļus un simulācijas paņēmienus, lai izveidotu fiziskā aktīva virtuālu attēlojumu. Tas ietver fiziskās sistēmas dinamiskās uzvedības, mijiedarbības un veiktspējas īpašību simulēšanu. Simulācijas programmatūra koncentrējas uz sistēmas uzvedības analīzi un prognozēšanu, pamatojoties uz pamatā esošajiem fizikas principiem.

Praksē digitālā dvīņu modelēšana bieži ietver CAD programmatūras un simulācijas programmatūras kombināciju. CAD programmatūra tiek izmantota, lai izveidotu fiziskā aktīva ģeometrisko attēlojumu, savukārt simulācijas programmatūra tiek izmantota, lai simulētu digitālā dvīņa uzvedību un veiktspēju. Integrācija starp CAD un simulācijas programmatūru ļauj inženieriem izveidot visaptverošus digitālos dvīņus, kas precīzi attēlo fizisko sistēmu un tās dinamisko uzvedību. Turklāt dažas programmatūras platformas piedāvā integrētus risinājumus, kas apvieno CAD un simulācijas iespējas vienā platformā, ļaujot lietotājiem nevainojami pāriet no dizaina uz analīzi vienā vidē. Šie integrētie risinājumi ļauj inženieriem efektīvāk un efektīvāk izveidot, simulēt un optimizēt digitālos dvīņus.