数字孪生产业如何推动工业革新

“助力企业通过数字孪生可视化 更便捷的认知和管理现实世界”

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图片来源:Pixabay

在当下流行的“元宇宙”畅想中,人们想象虚拟平行世界的数字化生活。事实上,工业“元宇宙”或许离我们更近:互联网和云计算潮流下,随着网络互联设备与传感器大量应用,以及5G网络引入,为现实世界的基础设施创造“数字孪生”成为可能。

数字孪生,即使用数字技术,为特定对象创造一个虚拟“副本”。这一做法最早可以追溯到早期的太空项目,当时,美国国家航空航天局制造模型来监测和修正航天器。随着计算机算力的提升,模拟模型被替换为数字模型。

例如,在航天器的风洞实验中,研究人员使用传感器创建其飞行环境的数字孪生,再使用这些数据模型,优化航天器的物理布局,监控物理数据变化。而要在实体环境中获得这些数据,是非常困难的。《经济学人》预测,从工厂到汽车,万事万物都将有数字孪生体。微软首席执行官萨蒂亚•纳德拉(Satya Nadella)描述了数字孪生的好处,他认为,在强大计算能力和机器学习强化下,对现实世界日益精密的数字模拟,将会优化信息流和促进经济增长。

数字孪生的产业链较长,涉及到计算机辅助设计、工程软件管理、过程控制等,有时还涉及到人工智能和虚拟现实功能。不同的企业正在这条产业链上的不同环节发挥作用。

过去,工厂在很多人心中只是一个将原材料输入就能输出形形色色成品的制造体系。德国政府于2013年正式提出的“工业4.0”概念,预示着整个制造业从工业3.0的信息化时代向智能化迈进,工厂会出现越来越多像《变形金刚》里那样的机械化设备,而数字孪生则让工厂的数字化进程更进一步。

智能制造尤其是智能工厂解决方案的难点在于,它其实是一个多学科、多维度、多技术、非常复杂的系统,涉及信息化技术、运营、管理等等。

另一方面,从服务升级的角度,在四五年前由零售渠道端率先推动的C2B模式,也就是“柔性供应链”,毫不客气地加大了工厂端革命的复杂程度。

如英伟达推出虚拟协作平台Omniverse,从3D图形设计和仿真切入数字孪生领域。英伟达中国区高级技术市场经理施澄秋告诉界面新闻,在传统的专业可视化垂直领域,比如AEC(建筑、工程和施工行业)、M&E(机械电子)或工业设计中,均有3D建模需求,英伟达长期看好这一市场。

以汽车产业为例,汽车推敲设计时需要制作油泥模型,再用油泥模型做流体力学的仿真,并根据试验结果进行修改,不仅成本高,还有可能拉长整个研发周期。在英伟达GPU系统帮助下,可以一定程度降低这方面的风险。

此外,工业软件公司达索系统、老牌楼宇自控企业江森自控等,也在为工业领域配置数字孪生。例如,江森自控在位于新加坡的OpenBlue创新中心大范围安装了传感设备,其中包括测量风量的顶置式通风装置,所有办公家具上也装有传感器,以便及时了解各设施设备的状态,再加上人工智能和大数据支持,生成建筑物理空间的数字孪生。

下面介绍和分享中关村壹号数智One智慧园区系统,通过打造壹号园区数字孪生空间,集成各类“感知”系统和设备,构建监控、预警、诊断、分析为一体的可视化运营平台,实现园区环境生态监控、能耗监控、运营管理、公众展示、数字招商等多种综合管理功能,助力园区实现数字化转型

业务挑战

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UINO解决方案

为解决园区面临的逐渐增多的运营需求以及管理越发复杂的问题,中关村壹号借助数字孪生理念,依托物联网、大数据、AI、三维虚拟仿真技术以及统一互联、物联平台的数据汇聚分析能力,完成了园区的数字化全景重构及可视化运营建设

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统一智慧运营平台汇集了资产、招商、服务、门禁、能源、停车、安防、消防、环境、电梯等多场景、多系统数据

通过深耕人工智能、商业航天、金融科技三大产业,园区已经聚集相关企业80余家,充分发挥了中关村产业园区的集群效应。通过招商引资版块可以直观了解园区建筑规模、招商情况、资产状态、入住企业、在园人数等统计分析,为管理者和客户迅速了解园区基础情况建立了直观视图,提升信息交互效率

园区人、车通行情况,通过实时监控和数据可视化分析展示,更加清晰、直观的使管理者实时了解人流、车流态势

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能源管理是园区运营的重要内容,通过对园区总体及分区的能耗数据进行整合、分析,掌握园区整体的能耗现状和变化趋势。进入具体建筑层级后,可对单个建筑的能耗情况进行详细了解;亦可查看配电室实时运行数据,实现无人值守,减员增效。拥有了宏观尽在掌握,微观逐级分析的能力,辅助园区整体节能减排规划

智慧安防。将视频监控、消防系统集成,建立告警处置联动机制。对于重点监控区域的违规行为可主动告警、消防告警设备可联动附近区域视频监控进行微观精准查看,通过三维场景直观、快速的确认区域及设备的位置,同时派发工单,提升园区应急管理的响应能力

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电梯监测。实时查看电梯运行环境、运行状态、维保情况、不文明行为进行实时监测,实现事前预防、事中高效救援,定位问题效率得到明显提升

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对于各系统较多的告警事件,打造集中管控的数字底座,集中处理各系统告警事件,支持不同角色用户管理不同的事件,同时可对大量重复告警进行过滤、压缩,并定义不同等级告警的不同操作策略,丰富事件信息,让物业运营人员简单高效的进行事件分发和处理,将每日数千条告警降低到更加易懂的数十条告警,促成物业团队的使用

同时,伴随系统使用频率提升,数字孪生可视化系统的CampusBuilder工具,可以使得运营团队和物业团队低门槛的自行维护园区空间和互联、物联点位,以正向循环的方式保证了系统数据真实可用

项目成就

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文章来源:界面新闻观点及UINO成功案例