什么是数字双胞胎?

三件事情你需要知道的

数字双胞胎是实际运行中的物理资产的最新表示和模型。它反映了当前的资产状况,包括有关该资产的历史数据。数字双胞胎可以用来评估资产的当前状况,更重要的是,预测未来的行为,改进控制,或优化操作。

数字双可以是组件的模型,组件的一个系统,或系统,诸如泵,发动机,发电厂,制造线,或车辆的车队的系统。数字双模式可以包括基于物理的方法或统计方法。该模型反映经营资产的当前环境下,年龄和配置,这通常涉及的资产数据的直接洒进调整算法。

为什么数字双胞胎如此重要

创建和使用数字双胞胎增加情报作为操作系统的一部分。拥有真正的经营性资产的跟上时代的代表,您可以控制或优化资产和更广泛的系统。该代表不仅抓住了当前的状态,但往往是资产的经营历史。数字双胞胎使您能够优化,提高效率,自动化和评估未来的表现。您可以用于其他用途的车型,如虚拟调试或影响下一代设计。

数字孪生模型通常在以下几个领域使用:

  1. 操作优化:使用天气、车队规模、能源成本或性能因素等变量,模型被触发运行数百或数千个假设模拟,以评估准备情况或对当前系统设置点的必要调整。这使得系统操作可以在操作期间得到优化或控制,以降低风险、降低成本或获得任意数量的系统效率。

蒙特卡洛模拟来评估可能的行为。

  1. 预测性维护:在工业4.0应用中,模型可以确定剩余有用寿命,以告知操作在最合适的时间服务或更换设备。

贝克休斯预测维修报警系统,基于MATLAB。

  1. 异常检测:并行模型运行的实际资产,并立即标志操作行为,从预期(仿真)的行为偏差。例如,石油公司可以流式传输从连续操作海上石油钻井平台的传感器数据。数字双模式将寻找在操作行为,以帮助避免灾难性的破坏异常。

工业物联网的部署使用Simulink的实时石油钻机的原型。万博1manbetx图片由国民油井华高。

  1. 故障隔离:异常可能触发一系列模拟,以隔离故障和确定根本原因,以便工程师或系统可以采取适当的行动。

故障的燃料控制系统的隔离。

如何将数字双胞胎工作

物联网应用的驱动器是你需要的模型,数字双的一部分。数字双模式将包括所需的组件,行为和所述的IoT资产的动力学。

建模方法通常可以分为两种类型: - 基于物理第一原理或方法(例如,机械建模)和数据驱动方法(例如,深学习)。数字双也可以是复合的各种行为建模和模拟方法,并有可能为多种用途的标识随时间被详细阐述。

数字双胞胎的建模方法:首要原则和数据驱动。

该模型必须保持最新,并调整到处于操作的资产,这通常涉及从资产数据的直接流进的算法,调整的数字双。这使您可以考虑像资产环境,年龄和配置方面。

一旦数字双可用并及时更新,您可以将其用于任何数量的方法来预测未来的行为,细化资产的控制,或优化操作。一些例子包括模拟不存在于实际资产的传感器,模拟未来情景来通知当前和未来的的操作,或者使用数字双通过在当前的实数输入发送来提取当前操作状态。

数字双胞胎与MATLAB和Simulink万博1manbetx

使用MATLAB,您可以使用来自已连接资产的数据定义一个模型。您还可以使用Simulink创建基万博1manbetx于物理的模型多域建模工具。数据驱动和基于物理的模型都可以与来自运营资产的数据进行调优,以充当数字双胞胎。您可以将这些数字双胞胎用于预测、假设模拟、异常检测、故障隔离等等。

可与MATLAB数据驱动的方法包括机器学习,深度学习,神经网络和系统识别。您通常使用的一组数据来训练或提取模型,一组独立的验证数据的资格或测试模型。随着MATLAB应用程序,你可以探索这些建模方法找到你的应用程序最准确的方法。

分类学习者应用交互训练,验证和调整分类模型。

使用Simulink基于物理建模涉及系统从第一原理进行设万博1manbetx计。模型可以包括机械,液压和电气部件。模型也可以来自使用基于模型的设计与Simulink中上游的设计工作。万博1manbetx

万博1manbetxSimulink数字双网格模型。接收来自电网的实测数据进行参数估计,然后运行数千个仿真场景,判断能量储备是否充足,是否需要调整电网控制器。

通过优化方法,您可以使用标准协议,如MQTT进行数据的输入流调数字双模式并使其保持最新。

您可以在任何对您的应用程序有意义的地方实现您的数字双胞胎:在边缘计算节点、操作技术基础设施或it系统。集成在商用可用系统上,如Azure IoT Hub或AWS IoT,或通过api和其他通用集成方法(如共享库和RESTFul调用)实现需要的定制集成。

物联网拓扑:在任何应用程序有意义的地方实现数字双胞胎。