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数字孪生:工业智能发展新趋势

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摘要：数字孪生中结合了不同专业的内容并充分利用了物理模型、传感器更新及运行历史等，同时也将不同学科、物理量、多尺度及多概算进行集合完成仿真操作过程，可以在虚拟空间中进行映射，利用此来反应出装备整体生命周期过程。数字孪生可以利用数字化来表达物理产品，也就是可以通过数字化产品观察到物理产品可能发生的变化，与该项技术相关的技术还包括增强现实技术、虚拟现实技术。在工业生产中使用数字孪生可以充分体现出其优势，在工业行业中有一种说法，即工业领域1%的革命，也就是当全世界工业效率提升1%时整体生产成本可以降低300亿元。2019年Gartner发布的十大战略性技术中就包括数字孪生技术。IDC预测到2020年全世界会有600家企业使用数字孪生对所生产的产品进行创新，到2023年数字孪生市场可以产生157亿美元，其增长率也是非常高的，可见在未来数字孪生技术成为工业产业中的重点技术[1]。

关键词：数字孪生;工业智能;发展新趋势

中图分类号：F49??文献标识码：A?????文章编号：1007-9416（2020）10-0000-00

1数字孪生概述

工业行业在发展的过程中充分利用了数字化技术，在使用数字化技术后可以有效提升生产效率并可以对产品品质进行优化，同时可使产品具有良好的性能。现阶段，在工业生产中已经广泛应用了数字生产流程、数字化设计。数字技术可以加快工业行业技术创新速度，对传统工业生产模式进行了最大限度的优化，使工业生产体系变得更加智慧化。现阶段，工业行业在互联网技术的通用下也逐渐形成了工业智能化，数字孪生就是工业智能化发展的关键。通过IBM研究报告可以看出，数字孪生技术可以应用到价值较高的领域，例如，火箭制造、石油及天然气开采系统等。此外，随着现代科技的不断发展数字孪生技术在未来5年至8年会变得更加成熟。随着5G时代的到来，工业互联网也得到了广泛的使用，这样全世界工业企业必将会关注并应用数字孪生技术。

数字孪生技术中的孪生，从生理学角度来看其可以与生物基因层相关联，同卵双生儿不仅外貌相像且生理内质也有着紧密的关联。因此在科学技术不断发展的过程中数字孪生技术也建立了物理产品转换到虚拟产品间的关联，数据是直接反应这些信息的要素。数字孪生技术应用后既可以得到良好的可视化效果同时可以将物理产品与数字产品间的内质进行联系[2]。

2数字孪生技术所面临的就与挑战

数字孪生技术可以帮助人们从数字驱动角度来构建全新视角，并对传统企业模式中的缺陷进行重新审视并对空间进行创新。尤其是在使用数字孪生技术后可以将原有的仿真技术与大数据技术、物联网技术、人工智能化技术等进行深度融合。将数字孪生技术应用到工业生产中可以对工业产品设计、生产流程、设备维护等进行革新。

3工业智能化现阶段发展趋势

3.1工业生产设备智能化

工业生产智能化在发展的过程中智能化技术被广泛应用到工业生产设备中，同时在工业生产系统中也得到了广泛的应用。在未来要想实现工业行业智能化发展首先应保证工业生产设备智能化，也就是生产工艺、生产流程自动化控制。工业设备智能化体现在生产控制系统智能化、数控技术创新应用、全套自动化生产线、传感器的使用及智能工业机器人的应用等。充分利用互联网技术在控制系统中构建实时数据库机制，利用数据库对数据进行实时分析并发出相应的执行指令，使生产线各操作步骤可以无缝衔接，最终实现生产控制系统智能化、自动化。

可以利用PLC技术完成生产设备逻辑编程，并利用计算机进行编程，将生产数据编辑成质量体系传输到生产系统中，有效降低生产过程中材料的使用量。在实际生产中应充分利用智能化系统及设备，实现设备操作自动化同时实现无人操作，通过自动化流水线完成生产工序。从我国智能设备十二五发展规划来看，到2020年我国智能设备销售量可以达到3万亿，真正实现工业生产设备智能化。此外，未来工业生产中智能化工厂已经成为主要发展方向。

3.2制造流程智能化

在工业领域发展的过程中数字技术、人工智能技术必将成为主要技术。未来工业企业生产方式将以人机合作的方式为主，智能工厂中应设置总控中心并通过此进行生产调度，工厂在进行生产的过程中，可以在生产线上配置专业技术人员及工业机器人完成生产工作。例如，我国某地新区作为示范基地已经开始使用此种模式，预计到2020年人工智能技术会进一步扩大产业规模，产业规模可以达到3千亿元。工业企业中质量检验是产品生产流程中的主要内容。从相关数据中可以看出，目前，我国各工业企业质量检验人员数量已经达到350万人，在进行质量检验时会耗费较大的精力、时间，影响工作效率，也无法保证产品质量。5G时代的到来AI质量检验技术的应用可以进一步提升产品质量检验水平，通过AI技术可以对产品质量缺陷进行扫描并通过智能生产线对有质量问题的产