數(shù)字孿生如同一個“執(zhí)行者”,從設(shè)計、模型和數(shù)據(jù)入手,感知并優(yōu)化物理實(shí)體,同時推動傳感器、設(shè)計軟件、物聯(lián)網(wǎng)、新技術(shù)的更新迭代。
從這里我們也能看到,數(shù)字孿生與很多新興技術(shù)的關(guān)聯(lián)性是很強(qiáng)的,比如物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)等等。
數(shù)字孿生基于物聯(lián)網(wǎng)傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)
今天來講講數(shù)字孿生與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之間的關(guān)系。若要實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生,必須借助傳感器運(yùn)行、更新的實(shí)時數(shù)據(jù)來反饋到數(shù)字系統(tǒng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在虛擬空間的仿真過程。也就是說,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的各種感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的必然條件。
只要現(xiàn)實(shí)中的物體聯(lián)了網(wǎng),能實(shí)時傳輸數(shù)據(jù),才能對應(yīng)的實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生。
它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng),通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合,將物體的信息實(shí)時準(zhǔn)確地傳遞出去。
在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。數(shù)量極其龐大,形成了海量信息,在傳輸過程中,為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性,必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議,因此,平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)一,方便數(shù)據(jù)傳輸和安全應(yīng)用。優(yōu)锘ThingJS是一個在線可視化開發(fā)平臺,從3D場景搭建開始積累建模的數(shù)據(jù),繼而開發(fā)場景互動腳本并對接數(shù)據(jù)源接口,不斷采集實(shí)時數(shù)據(jù),讓項目場景“活”起來。平臺亮點(diǎn)就在于,這個項目開發(fā)的過程中,數(shù)據(jù)本身是同步的,只要使用一個平臺賬號,就能夠從頭到尾集中在一個項目上進(jìn)行開發(fā)!
數(shù)字孿生借助物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)未來預(yù)測
數(shù)字孿生可以借助物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù),達(dá)到指標(biāo)測量甚至精準(zhǔn)預(yù)測未來的目的。
(1)指標(biāo)測量
通過采集有限的物理傳感器指標(biāo)的直接數(shù)據(jù),并借助大樣本庫,通過機(jī)器學(xué)習(xí)推測出一些原本無法直接測量的指標(biāo)。例如,可以利用一系列歷史指標(biāo)數(shù)據(jù),通過機(jī)器學(xué)習(xí)來構(gòu)建不同的故障特征模型,間接推測出物理實(shí)體運(yùn)行的健康指標(biāo)。
以優(yōu)锘ThingJS為例,先利用CampusBuilder構(gòu)建一個3D場景模型,通過Ajax或者Json數(shù)據(jù)連接到傳感器數(shù)據(jù),從而模擬智慧園區(qū)的運(yùn)行。除此之外,任何的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以添加互動腳本,即使是離線運(yùn)行的環(huán)境,也可以利用已有數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬。
(2)精準(zhǔn)預(yù)測
現(xiàn)有的產(chǎn)品全生命周期管理很少能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測,因此往往無法對隱藏在表象下的問題進(jìn)行預(yù)判。而數(shù)字孿生可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)的處理和人工智能的建模分析,實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前狀態(tài)的評估、對過去發(fā)生問題的診斷,并給予分析的結(jié)果,模擬各種可能性,以及實(shí)現(xiàn)對未來趨勢的預(yù)測,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更全面的決策支持。
數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的一個活脫脫的例子就是使用3D建模來為物理對象創(chuàng)建數(shù)字模型,并鏡像呈現(xiàn)物理世界的位置、特征、屬性、互動等最新拷貝版本。
NASA(美國宇航局)首次提出數(shù)字孿生模型,正是對于未來緊急狀況判斷、分析、解答并排除障礙點(diǎn)的需求。試想一下,我們不太可能在地球環(huán)境預(yù)想到所有在太空遇到的情況,如果在太空發(fā)生事故,解決問題的環(huán)境也會比地球嚴(yán)峻得多。所以,美國宇航局的阿波羅計劃“其中至少建造了兩個相同的空間飛行器,以反映航天器在執(zhí)行執(zhí)行任務(wù)期間的狀況”,也就是模擬仿真緊急情況,獲得更全面的解決方案。
基礎(chǔ)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)底層伴生共存
可以說,數(shù)字孿生在未來的技術(shù)矩陣?yán)飳⑻幱谝粋€非常基礎(chǔ)的位置。而在新技術(shù)的價值閉環(huán)上,數(shù)字孿生也承擔(dān)著關(guān)鍵的一環(huán),而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一直是底層伴生關(guān)系,相輔相成。其中,業(yè)務(wù)應(yīng)用很方便的與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行交互,共同創(chuàng)建智能系統(tǒng)。