Đột phá trong mô phỏng: Siemens-Georgia Tech

Ghi chú của biên tập viên: Siemens đã hợp tác với Georgia Tech trong một số dự án trong năm năm qua, mỗi dự án mang lại nhiều giá trị thực tế cho hàng không vũ trụ, quốc phòng và giao thông vận tải.

Một phần cốt lõi trong cách tiếp cận R&D của chúng tôi là chấp nhận đổi mới mở trong các hệ sinh thái học thuật. Điều này được thể hiện qua mối quan hệ đối tác liên tục của chúng tôi với Georgia Tech, nơi Siemens đã giúp khởi động Trung tâm Xuất sắc về Mô phỏng và Digital Twin tại trường.

Trong Phòng thí nghiệm Thiết kế Hệ thống Hàng không Vũ trụ của Georgia Tech (ASDL), Trung tâm Xuất sắc đã được hỗ trợ bởi khoản đầu tư 1,8 triệu đô la từ Siemens vào năm 2021. Các kỹ sư, nhà khoa học và các nhà nghiên cứu khác đã làm việc với sinh viên đại học và sau đại học để sử dụng các khả năng dựa trên dữ liệu và mô hình để tìm ra cách tối ưu hóa các hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông và xây dựng phức tạp.

Mục tiêu chính của quan hệ đối tác này là chuẩn bị cho sinh viên tham gia lực lượng lao động STEM trong tương lai đồng thời cải thiện vai trò của kỹ thuật số cho các tòa nhà. Phần lớn các mô phỏng mô hình tập trung vào cơ sở hạ tầng và tính di động trong và xung quanh sân bay Atlanta.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu chung về việc sử dụng cặp song sinh kỹ thuật số để thiết kế, cải thiện và lập kế hoạch cơ sở hạ tầng trong các tòa nhà, cộng đồng và giao thông vận tải. Họ cũng đã nghiên cứu các kiến trúc hệ thống hệ thống động có thể thích ứng khi môi trường phát triển và đánh giá các công nghệ liên quan đến khả năng phục hồi kỹ thuật, hệ thống tự phục hồi và xác nhận và hiệu chuẩn của cặp song sinh kỹ thuật số.

Ba năm khám phá mô phỏng: Tạo ra giá trị cho cơ sở hạ tầng và di động

Các dự án trong Trung tâm Xuất sắc được tạo ra các tiêu chuẩn và khả năng mới để mô hình hóa cơ sở hạ tầng phức tạp và tính di động. Những khám phá mà Siemens và Georgia Tech thực hiện trong ba năm qua sẽ mang lại giá trị thực sự cho thiết kế và quy hoạch cơ sở hạ tầng và giao thông trong tương lai.

Với việc các nhà nghiên cứu tập trung vào khu vực của sân bay Atlanta - sân bay bận rộn nhất thế giới - những tiến bộ trong mô phỏng và mô hình hóa được định vị để tạo ra kết quả đáng kể trong thế giới thực.

Siemens và Georgia Tech tham gia vào bảy dự án nghiên cứu cụ thể:

• Sạc xe điện và tối ưu hóa di động thông qua Visualization Environment (EVERMOVE):

  Dự án EVERMOVE tập trung vào việc bố trí chiến lược các Trạm sạc xe điện (EVCS) trong Atlanta Aerotropolis để di chuyển bền vững trên quy mô lớn. Nghiên cứu đã đưa ra những khả năng mới mạnh mẽ trong mô hình hóa khả năng phục hồi dựa trên kịch bản, dự báo nhu cầu di chuyển trên không và tối ưu hóa cơ sở hạ tầng trong điều kiện không chắc chắn, giúp tạo ra một tiêu chuẩn mới cho phân tích giao thông bền vững.

• Phân tích tích hợp kiến trúc xanh (GAIA):

  Dự án GAIA đã tạo ra các mô hình tải năng lượng để khám phá mối quan hệ giữa nhu cầu và

  tối ưu cung cấp cho nhiều kịch bản khác nhau cho Trụ sở Công nghệ Tập đoàn Siemens (CT) tại Princeton, NJ. Kết quả là một tập hợp các mô phỏng dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về các xu hướng, sự phụ thuộc lẫn nhau và tính mạnh mẽ của danh mục đầu tư DER tối ưu về chi phí, các mô phỏng sau này có thể được sử dụng để thiết kế tốt hơn các hệ thống năng lượng tại chỗ.

• Mô phỏng năng lượng hàng giờ để phân tích truyền công nghệ (HESTIA):

  Dự án HESTIA tập trung vào Tòa nhà Kendeda Living của Georgia Tech, một tòa nhà khuôn viên bền vững có thể tạo ra năng lượng điện thông qua các tấm pin mặt trời trên mái nhà mà nó sử dụng vào ban ngày. Để tìm ra việc sử dụng tối ưu bất kỳ năng lượng dư thừa nào, các nhà nghiên cứu đã xác định tiền lệ cho việc mô hình hóa các hệ thống tòa nhà bằng cách sử dụng các công nghệ đã được thiết lập và mới nổi để tìm cách tiết kiệm chi phí và giảm phát thải.

• Môi trường di động tích hợp để khám phá cơ sở hạ tầng bền vững (NEXUS):

  Thách thức chính mà NEXUS giải quyết là làm thế nào để đánh giá khách quan và so sánh các lựa chọn thay thế di động trong tương lai mà không phải chịu rủi ro và chi phí của các thử nghiệm vật lý. Điều này đã tạo ra một bảng điều khiển hỗ trợ quyết định tương tác đầy đủ có khả năng hình dung các đánh đổi trong các chiến lược di động trong thời gian thực, tạo ra khả năng mô hình hóa các điều kiện vận chuyển cơ bản sẽ giúp chuyển đổi kế hoạch vận chuyển từ các bản sửa lỗi phản ứng sang tối ưu hóa chủ động.

• Cơ sở hạ tầng phục hồi năng lượng cho nhu cầu di động và năng lượng (PRIMED):

  Dự án PRIMED đã xem xét các lợi thế của các danh mục công nghệ năng lượng khác nhau (kết hợp giữa DER và năng lượng được cung cấp bởi lưới điện) để xử lý các biến số sạc xe trong khi có khả năng hấp thụ đồng thời nhu cầu đi lại khắc nghiệt và mất điện lưới. Điều này dẫn đến những hiểu biết sâu sắc về cách DER có thể cải thiện khả năng phục hồi của các thời gian du lịch khối lượng lớn.

• Giao thông vận tải tích hợp bền vững chuyển đổi (TRANSIT):

  Dự án TRANSIT đã xây dựng một phương pháp toàn diện để mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa các mạng lưới giao thông đối mặt với các sự kiện gây gián đoạn. Điều này dẫn đến một nền tảng tương tác tích hợp đầy đủ, nơi các bên liên quan có thể so sánh các chiến lược di động và ưu tiên các chỉ số hiệu suất trong thời gian thực.

• Chuyển đổi sang Electric Resources for Resources for Resurency and Affordability (TERRA):

  Dự án TERRA đã mô hình hóa nhu cầu năng lượng cụ thể tại Sân bay Quốc tế Hartsfield Jackson Atlanta (HJAIA) để định lượng các mục tiêu khả năng phục hồi mới. Điều này dẫn đến một mô hình ban đầu để kiểm tra sự đánh đổi giữa việc ưu tiên các tải trọng tới hạn khác nhau trong thời gian mất điện.

Các dự án hợp tác của chúng tôi trong Trung tâm Xuất sắc Công nghệ Georgia đã mang lại giá trị đáng kể cho Siemens. Thông qua những nỗ lực này, Siemens đã đẩy nhanh nghiên cứu và phát triển hơn nữa về thông gió tòa nhà, chất lượng không khí trong nhà, quản lý đám đông và tối ưu hóa cơ sở hạ tầng — những khả năng ngày càng quan trọng trong môi trường xây dựng và giao thông vận tải đang phát triển nhanh chóng hiện nay. Những đổi mới này sẽ giúp Siemens giải quyết những thách thức phức tạp về hiệu quả năng lượng, khả năng phục hồi và sức khỏe cộng đồng, đồng thời tăng cường vị trí dẫn đầu trong công nghệ mô phỏng và kỹ thuật số twin.

“Với các công nghệ mới được phát hành với tốc độ nhanh chưa từng có, tương lai của hàng không vũ trụ và quốc phòng ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào khả năng tạo ra và duy trì một hệ sinh thái xuất sắc”, Paolo Colombo, Trưởng phòng Phát triển Công nghiệp Toàn cầu, Hàng không vũ trụ và quốc phòng, Siemens Digital Industries Software (DISW) cho biết. “Sự hợp tác giữa ASDL và Siemens thể hiện điều đó một cách hoàn hảo: Một tổ chức nghiên cứu được xếp hạng toàn cầu trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, quốc phòng và giao thông vận tải, với các nhà nghiên cứu và sinh viên sáng giá có thể thực hiện công việc của họ với công nghệ Siemens, kết nối liền mạch dữ liệu, mô hình và hệ thống trong toàn bộ vòng đời.”

Trọng tâm hợp tác đổi mới: Mô hình hóa tương lai thông qua quản lý dữ liệu AI

Sự hợp tác của Siemens với Georgia Tech giải quyết sự tăng trưởng theo cấp số nhân của dữ liệu mô phỏng kỹ thuật, điều này nhấn mạnh nhu cầu khám phá và tái sử dụng kiến thức hiệu quả. Gắn thẻ siêu dữ liệu thủ công cho các tạo tác kỹ thuật số — chẳng hạn như tệp CAD/CAE và báo cáo mô phỏng — tốn nhiều công sức và dễ xảy ra lỗi, làm cho các giải pháp tự động trở nên thiết yếu. Cùng nhau, Siemens và Georgia Tech đang theo đuổi việc quản lý dữ liệu dựa trên AI để tự động hóa việc thu thập siêu dữ liệu, nhằm cải thiện biểu diễn, mô phỏng và tích hợp dựa trên mô hình với các môi trường PLM hiện có.

Nỗ lực nghiên cứu của chúng tôi tại Georgia Tech — một trong những công ty hàng đầu các trường đại học trong chương trình Hệ sinh thái Nghiên cứu và Đổi mới của Siemens toàn cầu— nhấn mạnh cam kết chung của chúng tôi đối với đổi mới đồng thời chuẩn bị lực lượng lao động của tương lai. Các nhà nghiên cứu trẻ tham gia vào các dự án tiên tiến này sẽ là những nhà đổi mới công nghệ cao trong vài thập kỷ tới.

Xuất bản: Ngày 4 tháng 2 năm 2026