伴隨我國逐步邁入工業(yè)4.0時代,，數(shù)字孿生開始逐漸地進(jìn)入理論實踐相互促進(jìn)，相互完善的階段,，今天我們就從陶飛教授 (北航) 的論文《數(shù)字孿生五維模型及十大領(lǐng)域應(yīng)用》切入話題,，看一看它發(fā)展出來的“數(shù)字底座”這個新技術(shù)。

在陶教授的論文中,，將數(shù)字孿生分解成了五個維度：

數(shù)字孿生的五維度模型1：

MDT = (PE,VE,Ss,DD,CN)

其中 PE表示物理實體,，VE表示虛擬實體，Ss表示服務(wù),，DD表示孿生數(shù)據(jù),，CN表示各組成部分之間的連接。

數(shù)字孿生5維模型

在我們嘗試建立物理世界到數(shù)字虛擬世界的映射時,，這個五維模型可以幫助我們在工程的進(jìn)行中梳理各個子工程和工作任務(wù)之間的關(guān)系,。

從物理實體PE映射到虛擬實體VE的過程中，我們可以分層次地梳理物理實體之間的關(guān)系,。從Z小的建模單元,，到整個需要進(jìn)行數(shù)字孿生映射的復(fù)雜系統(tǒng)，梳理他們之間的關(guān)系可以為我們的工作提供工程化的依據(jù),。

數(shù)字孿生車間

以構(gòu)建數(shù)字車間孿生體為例,，從孿生場景對客戶的價值出發(fā)，我們需要找到在數(shù)字孿生世界中對現(xiàn)實物理世界中物理實體建模的重點,，這個依據(jù)會根據(jù)孿生場景的用途發(fā)生變化,。

舉例講，如果我們的孿生應(yīng)用主要關(guān)注車間的產(chǎn)出物,，那么建模的Z小單元就需要達(dá)到生產(chǎn)的產(chǎn)品的零件級別,，而如果我們的孿生應(yīng)用主要關(guān)注車間設(shè)備的運行和維護(hù)，建模的Z小單元則需要達(dá)到車間設(shè)備的組件級別。

可以看到,，根據(jù)孿生服務(wù)Ss的不同,，在實際開展工作的時候?qū)ξ锢韺嶓w的關(guān)注點是不一樣的。因此,，項目開展的第yi步往往是根據(jù)常見孿生需求或者客戶的具體需求找到建模的重點,。從“我們要向客戶提供什么樣的服務(wù)”問題出發(fā)，逐步梳理物理實體和它們之間的關(guān)系,。孿生數(shù)據(jù)DD之間的關(guān)系也會逐漸地在這個過程中被梳理出來,。需要哪些數(shù)據(jù)、哪些算法,、哪些知識等支持孿生體的運行,，也是圍繞著孿生體可以提供什么樣的服務(wù)這個核心進(jìn)行組織。

近年來,，伴隨行業(yè)的不斷發(fā)展,，數(shù)字孿生行業(yè)運用五維模型方法分析和解決了多個領(lǐng)域中的數(shù)字孿生問題，提出了大量的解決方案,，這些解決方案有自己的特點,，但也呈現(xiàn)出一些數(shù)據(jù)和功能上的交集，我們把這些由“通用且可復(fù)用組件”構(gòu)成的可以支持多個頂層應(yīng)用的數(shù)據(jù)和功能的集合體叫做“數(shù)字底座”,。它來自于真實的物理世界,，為我們高效地開發(fā)數(shù)字孿生應(yīng)用提供便利（圖1）。

圖1

舉例講,，在比較大規(guī)模的智慧城市這樣的項目中,，地理信息，城區(qū)建筑模型,，管網(wǎng)和道路模型可以作為數(shù)字孿生底座支持一系列的頂層應(yīng)用（表1）,。他們Z終呈現(xiàn)出來的孿生產(chǎn)品將會是類似圖2、3的形式

表1

圖2

在上圖往期項目中,，以城區(qū)3D場景作為孿生底座,，我們可以為管理者提供能夠直觀結(jié)合空間位置信息處理轄區(qū)數(shù)據(jù)的管理場景。管理者在這樣的場景中可以清晰的感知這一地理區(qū)域中諸如人口信息,，房屋信息,，公共基礎(chǔ)設(shè)施位置和運行情況,，治安狀況，衛(wèi)生狀況等一系列數(shù)據(jù),。

“數(shù)字孿生底座“這種思路可以指導(dǎo)我們在具體工程中設(shè)計可復(fù)用組件,，逐漸過渡到開發(fā)行業(yè)共性解決方案。