大禹數字孿生系統

數字孿生平臺

（1）數字孿生的概念：數字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概念的仿真過程，可在虛擬空間中完成物理映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程，形成物理維度上的實體世界和信息維度上的數字世界同生共存、虛實交融的格局。數字孿生技術橋接著物理世界和數字世界。

       簡單地說，數字孿生是物聯網設備的數字化。數字孿生通過使用傳感器收集有關物理項目的實時數據，充當物理世界和數字世界之間的橋梁。然后，這些數據用于創建項目的數字副本，從而允許對其進行理解、分析、操作和優化。

（2）數字孿生的必然性：隨著產品生命周期的縮短、產品定制化程度的加強，以及企業必須同上下游建立起協同的生態環境，這迫使企業不得不采取數字化的手段來加速產品的開發，提高開發、生產、服務的有效性及提高企業內外部環境的開放性。

設計人員可能不再需要依賴于通過開發實際的物理原型來驗證設計理念，也無需通過復雜的物理實驗才能驗證產品的可靠性，不需要進行小批量試制就可以直接預測生產的瓶頸，甚至不需要去現場就可以洞悉銷售給客戶的產品運行情況。這種方式，無疑將貫穿整個產品的生命周期，不僅可以加速產品的開發過程，提高開發和生產的有效性和經濟性，更有效地了解產品的使用情況并幫助客戶避免損失，更能精準地將客戶的真實使用情況反饋到設計端，實現產品的有效改進。

（3）數字孿生平臺的運用：

全景展示：數字孿生平臺數字化全景展示把“實體空間”和“虛擬呈現”融合在一起，通過傳感器采集“實體空間”生命周期過程中的所有實時數據，在“虛擬呈現”環境中用三維實現集成展示及更多的分析、模擬、演練、監控功能，使虛擬環境的空間仿真與現實中的無縫融合。

遠程監控：可視化監控可以直觀地掌握相關水域的實時狀態，可遠程對其屬性、狀態等參數進行直觀觀察，可節省大量時間和人力，管理人員可以實現隨時隨地接受最新水域參數信息。

預報預警管理：數字孿生平臺通過精準的測量物理實體的屬性、參數和運行狀態，再結合物聯網的數據采集、大數據分析和人工智能的建模分析，可以優先對當前狀態進行評估，根據以往數據對比，以及對未來趨勢的預測，當出現問題時，可以提前預警預報。

（4）數字孿生平臺的優勢：

• 更便捷，更適合創新

數字孿生通過設計實物、仿真實物、物聯網、虛擬現實等各種數字化的手段，將物理設備的各種屬性映射到虛擬空間中，形成可拆解、可復制、可轉移、可修改、可刪除、可重復操作的數字鏡像，這極大地加速了操作人員對物理實體的了解，可以讓很多原來由于物理條件限制、必須依賴于真實物理實體而無法完成的操作，成為觸手可及的事情，更能激發人們去探索新的途徑來優化服務。

• 更全面地測量

只要能夠測量，就能夠改善，這是各領域不變的真理。無論是設計、制造還是服務，都需要精準的測量物理實體的各種屬性、參數和運行狀態，以實現精準地分析和優化。但是傳統的測量方法，必須依賴于價格不菲的物理測量工具和人工測量，如采集系統、檢測系統等，才能夠得到有效的測量結果，而這無疑會限制測量覆蓋的范圍，對于很多無法直接采集到測量的指標，往往無能為力。而數字孿生平臺，可以借助于物聯網和大數據技術，通過采集的物理傳感器指標的直接數據，并借助大樣本庫，通過機器計算推測出一些原本無法測量的指標。

• 更全面的分析和預測能力

現有的產品生命周期管理很少能夠實現精準的預測，因此往往無法對隱藏在表象下的問題提前進行預判。而數字孿生平臺可以結合物聯網的數據采集、大數據的處理和人工智能的建模分析，實現對當前狀態的評估，對過去發生問題的診斷，以及對未來趨勢的預測，并給予分析的結果，提前預警預報。

• 經驗的數字化

在傳統的設計、制造、服務領域，經驗往往是一種模糊而很難把握的形態，很難將其作為精準判決的依據。而數字孿生平臺的一大關鍵進步，是通過數字化的手段，將原先無法保存的專家經驗進行數字化，并提高了保存、復制、修改和轉移的能力。