浅谈数字孪生技术

2015年之后，世界各国分别提出国家层面的制造业转型战略，国内提出中国制造2025，以及VR/AR、5G等等这些热门技术的出现，带动了各行各业新的技术和产品出世。

随着互联网、大数据的发展和应用，传统的工业数字化有了新的突破，从二维可视化转变成三维可视化。随着物联网技术的成熟，数字孪生火热了起来。

本人是2016年进入工业领域的，一直在从事VR/AR研发，并且从2017年开始做3D数字孪生工厂的研发。刚开始的时候，不明白数字孪生对于工业到底有什么用处，难道就是仅仅做一个虚拟的车间吗？直到做一个中德合作的智能化改造项目，在这期间进车间，和车间的人沟通，对数字孪生有了新的认识，数字孪生不仅仅是一个对现实世界的复制品。结合互联网、物联网、大数据、云计算、VR/AR，数字孪生技术打通上行和下行的数据通信。

数字孪生不仅仅模拟现实世界中工厂产线的物理环境，可将虚拟工厂和实际工厂数据打通，实际工厂产线通过IOT把数据采集上来，在通过某些通信协议，实时传输到虚拟工厂中，模拟现实工厂产线的生产过程，包括设备的运动轨迹、加工的过程，设备信息，加工产品的信息，排产计划等等，跟现实车间一模一样，显示出实际工厂的数据，可达到监控的目的。同样，因为模拟的物理环境一致，可通过真实数据对新建的产线进行仿真，进行大数据分析，得到仿真结果，对新的产线进行优化，提高产线的生产效率和质量。其次，可以打通下行，通过虚拟工厂交互，实时发送操作指令，通实时数据传输，下达操作指令到真实车间，真实车间的数据实时传输到虚拟工厂，这样形成一个操作闭环，达到了远程控制车间生产，这样就形成未来的无人车间。这就是真正意义上的数字孪生。

用一个图最能说明它： image.png

数字孪生包括产品数字化，生产工艺流程数字化和设备数字化，各自的专业技术集成为一个数据模型，并将PLM(全生命周期管理软件)，MES（制造执行系统）和TIA（全集成自动化）集成在聪图数字工厂平台下，供应商也可以根据需要被纳入平台，实现价值链数据的整合； 数字孪生的实现有两个必要条件，即一套集成的软件工具和三维形式表现。聪图三维可视化数字工厂平台完美将3D建模技术和信息技术有机结合，更和VR/AR/MR深度融合，实现身临其境增强现实的数字化工厂。为从产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至服务的各个环节打造一致的、无缝的数据平台，形成基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像。

数字孪生模型具有模块化、自治性和连接性的特点，可以从测试、开发、工艺及运维等角度，打破现实与虚拟之间的藩篱，实现产品全生命周期内生产、管理、连接的高度数字化及模块化。

实时三维是数字孪生技术的基础，数字孪生技术从根本上改变了我们设计、生产和销售产品的方式。比如：
1.基于真是汽车的数字孪生体在虚拟的空间中设计和评审，支持多人远程协作，以及设计检查和迭代，提高效率。
2.自动驾驶为例，测试它安全性，虚拟环境中构建交通场景的孪生提，模拟各种环境测试，降低成本和提高效率。
3.结合VR技术，构建产品的孪生体，对产品进行展示，提供线上销售。
4.数字工厂和产线仿真