互聯網、大數據、人工智能等全新一代信息技術飛速發展,對促進制造業數字化、網絡化、智能化過程具有關鍵作用,尤其是信息技術對數據信息的強大計算和分析能力為制造業發展開拓煥然一新的發展空間,IT和OT的結合愈來愈受到制造企業的關注。伴隨著全新一代信息技術與制造業緊密結合發展,工業互聯網變為制造業從“顯”到“隱”的切入點,互聯網從“虛”向“實”的載體。工業互聯網飛速發展離不了技術支持,包括數字孿生、邊緣計算、5G、IPV6、標識解析、TSN(時間敏感網絡)、PON(無源光網絡)等都是工業互聯網的關鍵技術。
伴隨著工業互聯網的運用推動,數字孿生被賦予了新的活力,工業互聯網拓寬了數字孿生的價值鏈條和生命周期,展示出數字孿生基于模型、數據信息、服務方面的的優勢和能力,打通了數字孿生運用和迭代優化的實際路徑,正變為數字孿生的孵化床。
數字孿生基于物理實體的基本狀態,以動態實時的方式將構建的模型、采集的數據信息作出高度寫實的分析,用于物理實體的監測、預測分析和優化。另外,數字孿生做為邊緣側技術,能夠有效的連接設備層和網絡層,變為工業互聯網平臺的知識萃取工具,不斷地將工業系統中的碎片化知識傳送到工業互聯網平臺中,不同成熟度的數字孿生體,將不同顆粒度的工業知識重新組裝,通過工業APP進行調用。因此,工業互聯網平臺是數字孿生的孵化床,數字孿生是工業互聯網平臺的關鍵場景。
一、工業互聯網重塑數字孿生閉環
數字孿生,以數字化方式為物理對象構建高寫實虛擬模型,并模擬、分析、預測其行為,為完成信息技術與制造業結合鋪平了道路。借助數字孿生,能夠集成復雜的制造工藝,完成產品設計,制造和智能服務等閉環優化,數字孿生將變為未來數字化企業發展的關鍵技術。
在工業互聯網定義出現之前,數字孿生的定義還僅僅只是停留在軟件環境中,例如幾何建模的CAD系統、產品生命周期管理的PLM等。但伴隨著工業互聯網的出現,網絡的連通效應促使各個數字孿生在設備資產管理,產品生命周期管理和制造流程管理中開始出現關聯、互相補充。
例如,西門子公司就利用其工業互聯網平臺Mindsphere,完成了數字孿生不同應用場景數據信息的打通。通過破除設備、設計、制造、維護等產品生命周期隔離,打通構成數字孿生的閉環。
二、工業互聯網平臺激活數字孿生生命
伴隨著制造業不斷地發展,數字孿生盡管暫未成為主流,卻成為每一個數字化企業都需要關注的技術。數字孿生的核心是模型和數據信息,但虛擬模型搭建和數據分析需要專業化的知識,對于不具備有關知識的人員,搭建和應用數字孿生任重而道遠,工業互聯網剛好能夠解決以上所述問題,通過平臺實現數據分析外包、模型共享等業務。
具體而言,物理實體的各類數據采集、交換,都需要借助于工業互聯網來實現,通過平臺具備的資源聚合、動態配置、供需對接等優勢,整合并通過各類資源,賦能數字孿生。比如說,通過工業互聯網平臺向下將邊緣側基礎設施同數字孿生體關聯,向上將數據信息傳輸、儲存在云端,其他用戶也可以依據自身需要通過平臺的服務來建立數字孿生體,可以說工業互聯網平臺激活了數字孿生的生命。
三、數字孿生助力IT與OT結合
工業互聯網是企業數字化轉型過程中重要的一環,加快了IT和OT各要素的結合,數據信息是結合過程中最重要的粘合劑,要讓IT部門和OT部門結合的更好,首先要處理好數據信息這一項隱型的資產。除此之外,工業互聯網正在嘗試打破企業的界限,嘗試填滿IT與OT之間的各類縫隙,打造軟件定義、數據驅動、模式創新的新生態,而數字孿生剛好為融合發展提供了數據信息和技術的接口。
在產品設計中,數字孿生能夠展示、預測,分析數字模型和物理世界之間的互動過程?;跀底謱\生的設計是基于原有物理產品的虛擬映射,研究海量數據信息以獲取有價值的知識進行產品創新。
設計人員只需將需求公布到工業互聯網平臺,平臺管理人員就能就精準匹配好設計人員需要的數據服務以及用于處理數據信息的模型和算法服務。通過調用,組合和操作這些服務,結果將返回給設計人員。IT和OT的結合以“按需付費”的方式,在工業互聯網平臺上悄悄地完成。
除此之外,在設計產品的功能結構特征和組件后,需要測驗設計質量和可行性。借助于數字孿生,設計人員能夠通過檢驗虛擬產品迅速地模擬運行情況,完成虛擬設計和虛擬運行。服務封裝后,模型服務能夠通過服務搜索,匹配,調度和調用來應用。通過服務,數字孿生有效地應用于產品設計中,降低預期行為和設計行為的不一致產生的改動,大大縮短設計周期,降低設計成本。