数字孪生白皮书(2019年)|免费下载.pdf
《数字孪生白皮书(2019年)|免费下载.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字孪生白皮书(2019年)|免费下载.pdf(30页珍藏版)》请在悟道方案网上搜索。
1、数字孪生白皮书( 2019年) 中国电子信息产业发展研究院 目录 一、数字孪生发展态势 二、数字孪生定义内涵 三、数字孪生应用场景 目录 四、数字孪生未来展望 1.1 数字孪生正成为全球信息技术发展的新焦点 1.2 数字孪生正成为跨国企业业务布局的新方向 1.3 数字孪生正成为主要国家数字化转型的新抓手 数字孪生发展态势 1.1 数字孪生正成为全球信息技术发展的新焦点 数字孪生技术 2016-2018年, Gartner连续三年将数字孪生列为十大战略科技发展趋势。 2019年, Gartner认为数字孪生处于期望膨胀期顶峰,将在未来 5年将产生破坏性创新 。 发展阶段 重点企业 资料来源 :赵
2、敏, 走向智能研究院 数字孪生 数字孪生 + 数字孪生 + 西门子公司 Digital Twin 数字孪生 Digital Twin P/P/P 数字孪生 产品 /生产 /绩效 Comprehensive Digital Twin 综合数字孪生 PTC公司 Digital Twin 数字孪生 Digital Twin +K System 数字孪生 +知识体系 Digital Twin+AR 数字孪生 +增强现实 达索公司 Virtual Twin 虚拟孪生 Product lifecycle Twin 产品全生命周期孪生 3DEXPERIENCE Twin 3DEXPERIENCE孪生 ESI
3、公司 Physical-Based Virtual Twin 基于物理的虚拟孪生 Date-Drived Virtual Twin 数据驱动的虚拟孪生 Hybrid Twin 混合孪生 1.2 数字孪生正成为跨国企业业务布局的新方向 数字世界 物理世界 物(设备 /机器 /产品等) 数字孪 生空间 资产层 传感器、驱动器集成层 网络、协议通信层 数据、模型 (数字孪生实现)信息层 资产功能功能层 组织和业务流程业务层 德国工业 4.0参考架构 应用平台 数字孪生空间 模型平台 数据平台 图 以数字孪生体框架为核心的工业互联网 Paas系统 1.3 数字孪生正成为主要国家数字化转型的新抓手 美国
4、工业互联网联盟将数字孪生作为工业 互联网落地的核心和关键。 德国工业 4.0参考架构将数字孪生作为重要内容。 1.3 数字孪生正成为主要国家数字化转型的新抓手 智 慧 城 市 国家 建设目标 新加坡 虚拟新加坡 法国 数字孪生巴黎 加拿大 多伦多高科技社区 中国 雄安新区数字城市 中国 杭州城市大脑 国家 相关知名公司 车 联 网 中国 百度、华为、腾讯、阿里等 美国 特斯拉、福特等 日本 丰田、本田等 德国 西门子等 数字孪生内涵理解 2.1 数字孪生历程 2.2 数字孪生定义 2.3 数字孪生内涵 2.4 数字孪生典型特征 2.5 数字孪生技术架构 CAx软件为数字孪生的出现奠定了 技术基
5、础 1949年第一代 CAM软件 APT问世; 1969年 NASA推出了第一代 CAE软件 COSMIC Nastran; 1973年第一代 CAPP系统 AuToPros问世; 1982年二维绘图标志性工具 AutoCAD 问世。 21世纪之前 技术积累期 2000-2015年 概念提出期 美国军方机构开始提出数字孪生 的相关概念 2003年密歇根大学 Michael Grieces 教授首次提出数字孪生概念; 2010年美国军方提出数字线程; 2011年洛克希德 马丁提出数字织锦; 2012年 NASA发布了包含数字孪生 的两份技术路线图。 2020-未来 快速发展期 数字孪生技术和产业
6、生 态都有望迎来爆发期 数字孪生将加速与 AI等 新兴技术融合发展进一步应 用。 数字孪生广泛应用于工 业互联网、车联网、智慧城 市等新型场景。 2015-2020年 应用萌芽期 工业软件巨头纷纷布局数 字孪生业务 西门子 2017年正式发布了数 字孪生体应用模型; PTC2017年推出基于数字孪 生技术的物联网解决方案; 达索、 GE、 ESI等企业开始 宣传和使用数字孪生技术。 数字孪生因建模仿真技术而起、因传感技术而兴,并将随着新一代信息技术群体突破和融合发展而发展壮大。 2.1 数字孪生历程:历经技术积累、概念提出、应用萌芽、快速发展四个阶段 国外研究机构 国内行业专家 德勤: 数字孪
7、生是以数字化的形式对某一物理实体过去和目前的行为或流程进行动态呈现。 埃森哲: 数字孪生是指物理产品在虚拟空间中的数字模型,包含了从产品构思到产品退市全生命周期的产品信息。 美国国防采办大学: 数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、 多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。 密歇根大学: 数字孪生是基于传感器所建立的某一物理实体的数字化模型,可模拟显示世界中的具体事物。 宁振波: 数字孪生是将物理对象以数字化方式在虚拟空间呈现,模拟其在现实环境中的行为特征。 赵敏: 数字孪生是指在数字虚体空间中所构建的虚
8、拟事物,与物理实体空间中的实体事物所对应的、在形态和举止上都 相像的虚实精确映射关系。 林诗万: 数字孪生是实体或逻辑对象在数字空间的全生命周期的动态复制体,可基于丰富的历史和实时数据、先进的算 法模型实现对对象状态和行为高保真度的数字化表征、模拟试验和预测。 陶飞: 数字孪生以数字化的方式建立物理实体的多维、多时空尺度、多学科、多物理量的动态虚拟模型来仿真和刻画物 理实体在真实环境中的属性、行为、规则等。 2.2 数字孪生定义 数字孪生是综合运用感知、计算、建模等信息技术,通过软件定义,对物理空间进行 描述、 诊断、预测、决策 ,进而实现物理空间与赛博空间的交互映射。 物理对象 原理 +数据
9、 模型是核心 软件是载体 数据是基础 自我学习 动态调整 机理模型 + 数据驱动模型 信息 指令 模型 控制器 2.2 数字孪生定义:实现物理空间在赛博空间交互映射的通用使能技术 软件 模型算法化 算法代码化 代码软件化 描述 诊断 预测 决策 一 项通用技术 支撑经济社会数字化转型的通用使能技术 两 大孪生空间 交互 反馈原子 实体 逻辑 物理空间 比特 模型 软件 赛博空间 三 大技术要素 数据是基础 原理 机理模型 数据驱动模型 软件是载体 模型算法化 算法代码化 模型是核心 传感器数据 四 大功能等级 描述 诊断 预测 决策 五 大典型特征 数据驱动 模型支撑 软件定义 精准映射 智能
10、决策 2.3 数字孪生内涵:涵盖“ 12345”五大内容 代码软件化 数字孪生的本质是在比特的汪洋中重构原子的运行轨道,以数据的流动实现 物理世界的资源优化。数据驱动 数字孪生的核心是面向物理实体和逻辑对象建立机理模型或数据驱动模型, 形成物理空间在赛博空间的虚实交互。模型支撑 数 字孪生的关键是将模型代码化、标准化,以软件的形式动态模拟或监测物理 空间的真实状态、行为和规则。软件定义 通过感知、建模、软件等技术,实现物理空间在赛博空间的全面呈现、精准 表达和动态监测。精准映射 未来数字孪生将融合人工智能等技术,实现物理空间和赛博空间的虚实互动、 辅助决策和持续优化。智能决策 2.4 数字孪生
11、典型特征:数据驱动、模型支撑、软件定义、 精准映射、智能决策 模型层 数据层 机理模型 数据驱动模型 物理层 物理实体 数据采集 数据处理 数据传输 功能层 决策描述 预测诊断 应用层 智能工厂 车联网 智慧城市 智慧建筑 智慧医疗 2.5 数字孪生技术架构:分为物理层、数据层、模型层、功能层 数字 孪生 技术 架构 数字孪生 应用场景 智能工厂 车联网 智慧城市 智慧建筑 智慧医疗 核心价值 实现产品迭代式 创新 实现生产制造全 过程数字化管理 开展设备预测性 维护 驾驶辅助 部分自动驾驶 有条件自动驾 驶 高度自动驾驶 完全自动驾驶 绘制“城市画像” 实现城市规划“一 张图” 实现城市难题
- 温馨提示:
建议用WPS软件(.pptx、.docx)打开文档,少量文档使用Microsoft(.ppt、.doc)打开易出错。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标打开文档,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字 孪生 白皮书
