文章原文名称为《数字孪生联盟定义数字孪生》,文中除了定义外,解释了定义中的一些关键词选取的思路和背景,这些关键词文中称为定义的基本要素,我认为为什么做出这样的定义更值得我们去思考和理解,所以改动了一下文章题目。 对于基本要素这一说法,虽然认为称之为定义中的关键词更合适,但我选择遵循原文,没有做改动。 — 数字孪生的定义 2020 年 12 月 3 日,联盟发布了数字孪生的官方定义。该过程涉及领域专家的跨部门、对该主题的文档的广泛审查以及基于数字孪生用例的定义的压力测试。其结果是一个定义,利用了该主题的既定知识,是共识驱动的,并根据实际考虑进行了验证。 /数字孪生/ 名词 数字孪生是现实世界实体和流程的虚拟表示,以指定的频率和保真度同步。
该定义的基本要素在第一句话中得到体现:虚拟表示 、它所表示的现实世界实体和流程,以及虚拟和现实世界实体同步的机制。 — 基本要素的释义 1.虚拟表示 在联盟的定义中,虚拟表示是一组相关的数字模型和支持数据(例如元数据、主数据、参考数据等),它们提供有关其主题的内聚信息。 为了避免混淆或与术语模型相关的任何狭义含义,我们向Miriam Webster(美国最被信任的词典)寻求指导。 他们对模型一词的定义之一是“产生表示或模拟”。他们将模拟定义为“通过另一个系统或过程的功能来模仿表示一个系统或过程的功能”。 我们将数字模型分为两类:
数字模型可以是 3D 网格、3D CAD 模型、数学方程、数据库、基于物理、基于 AI 甚至 Excel 电子表格。 所有这些东西都可以作为与现实世界实体和过程的历史、现在和潜在未来状态相关的数字表示或计算模拟——数字孪生的主题。 2.现实世界 我们选择实体而不是诸如资产(不够灵活)、对象(软件内涵)、事物(一般美学)和其他几个同义词之类的替代品,是因为我们的成员需要一个对油井或对血细胞一样有效的术语。 米里亚姆·韦伯斯特的定义包括独立、分离、自足的存在,以及“具有独立和独特的存在以及客观或概念现实的东西”。我们有意地——也许具有讽刺意味——并不是指数字意义上的实体(即具有唯一标识符的数据记录)。 是否纳入流程曾引起一些争议,但本着灵活性的精神,我们决定将其纳入其中。实体连接并与执行流程的系统及时交互。 这些过程可以是有成效的(将易腐烂的货物运送到杂货店),也可以是没有成效的(这些货物在运输过程中未经适当处理而变质)。 值得注意的是,这些实体不仅可以指感兴趣的资产(例如易腐烂的货物),还可以指与它们相互作用的物理环境(例如杂货店装货区的温度)。 这就引出了第三个基本要素:虚拟世界和现实世界的同步,使数字孪生用例成为可能。 3.同步 这个词的选择也是激烈争论的主题,我们考虑了现有数字孪生文献中的许多替代方案。 最后,诸如连接(过于以物联网为中心)、镜像(过于抽象)和孪生(过于循环)等候选词,并没有完全从正式定义中捕捉到我们所需的意图和灵活性。但是我们很乐意在支持文档的较小的上下文中使用它们。 在我们的定义中,同步是导致虚拟表示与现实世界更接近、更匹配,和/或导致现实世界与期望状态的虚拟表示更接近、更匹配。 所有数字孪生都必须具有同步机制,能够通过观察(即水位上涨)在虚拟化中镜像现实世界,和/或通过干预(即打开闸门)在现实世界中镜像虚拟化。 这些机制不仅可以是单向或双向的,而且还可以是多方面的。观察机制可能包括传感器、激光扫描、卫星成像、雷达、视频,干预机制包括执行机构和日益增多的自动操作。但人们还没有完全摆脱这个情况。最常见的机制仍然以人机交互为特色。 根据现实世界实体变化的速度以及真实到虚拟同步的方式,同步的频率可能会有所不同(即实时、每日、里程碑等)。 对于依赖多种同步机制的数字孪生,频率可能因机制(即传感器和激光扫描)而异。还可能存在观察同步频率和介入同步频率,它们也可能因实体而异。 保真度表征了应用于虚拟表示及其同步机制的精确度和准确度。 保真度只需足以满足所需的用例即可。例如,在医院使用移动设备进行寻路的患者不需要在分子级进行现实建模(尽管需要模拟病毒对其血细胞的影响)。 无论指定的保真度级别如何,只有可以验证的情况下才可以信任。 — 下一步 虽然现有的数字孪生定义有很多(其中一些是由我们的成员编写的),但这一定义满足了联盟的独特要求: 它足够灵活,可以满足我们成员的实际需求,并且可以像卫星一样有效地应用于智慧城市。 最重要的是,联盟的数字孪生定义是可扩展的,并将作为我们未来发布的与分类法、技术平台堆栈、安全性、案例研究等相关的文档的语义支撑。 |
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