IBM 技术人员提供了由参考架构支持的数字孪生的定义 什么是数字孪生?经过大量努力、研讨会、电话会议、客户验证和行业研究,IBM 英国技术咨询集团 (TCG)(IBM 技术学院 (AoT) 的附属机构)同意了以下数字孪生定义: “数字孪生是物理对象或系统的动态虚拟表示,通常跨越其生命周期的多个阶段。它使用真实世界的数据、模拟或机器学习模型,结合数据分析,以实现理解、学习和推理。数字孪生可用于回答假设问题,并且应该能够以直观的方式呈现见解。 数字孪生有一个基本目的:对现实世界系统的行为进行建模,使人们能够做出影响现实世界的更好的业务决策。这可以直接通过决策支持;例如,数字孪生可以模拟一级方程式比赛中可能的大量场景,以确定当配速赛车进入赛道时是否应该叫车手进站。或者,这可以通过使用数字孪生来磨练电力系统操作员控制室操作员的技能,这些操作员正在处理发电量的突然减少。 使用数字孪生解决现实世界的问题数字孪生可用于解决组织面临的各种问题,包括但不限于:
数字孪生的权衡如前所述,数字孪生允许我们在产品生命周期的多个点进行模拟,以改善决策,但需要权衡取舍。模拟必然是有界的和近似的,因此在投入大量时间和金钱之前,我们需要了解创建数字孪生的商业价值和影响。我们必须首先回答一个简单的问题,即“我们为什么要这样做?有时答案是显而易见的:为了降低项目成本,更快地将产品推向市场以实现法规遵从性。但是,在其他情况下,价值并不那么明确。在所有情况下,在开展数字孪生项目之前,三个考虑因素应该是:
实际上,由于数字孪生可以解决各种各样的问题,并且由于每个问题固有的权衡,您最终可能会得到多个联合数字孪生,以满足不同的需求,例如表示产品生命周期中的不同阶段或回答不同的“假设”问题。而且,您的业务领域以及生态系统中的其他组织将需要共享数据,并且这些数据可能需要实时集成,以确保对任何一个数字孪生的更改在另一个数字孪生中正确表示。 数字孪生参考架构数字孪生可能非常复杂,但下图提供了如何在数字孪生中安全地使用和分析来自现实世界的信息的简化表示。数据可以由正确的人员在正确的时间使用正确的工具可视化,以提供准确及时的信息,以推动有效的决策。 数字孪生的高级组件视图如上图所示,数据是数字孪生的基础;现实世界(模型数据)的表示是真实世界建模的关键。传感器数据提供现实世界的当前状态,建模输出由仿真生成。 考虑有关数据和模拟的以下两个关键挑战:
此组件视图由高级和详细的参考体系结构进一步支持,其中包含:
重要的是要注意,数字孪生不是孤立的;它必须与整个企业架构集成。事实上,数字孪生中使用的一些元素可能已经存在于组织内,并且可以扩展或重新调整其用途以支持数字孪生模型。 简化的数字孪生参考架构从以下详细的参考体系结构中可以看出,数字孪生不是独立的应用程序。数字孪生集成到组织现有的企业应用程序套件中,以支持预期的业务成果。 详细的数字孪生参考架构我们遇到的数字孪生不是可以在柜台购买的简单产品,而是重大系统集成(SI)努力的结果。这种情况在不久的将来不太可能改变。
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