工业经济论文_未来装备探索：数字孪生装备

文章目录

1 未来装备发展新趋势与新需求

1.1 新环境、新趋势、新挑战

1.2 未来装备全生命周期新需求

    1.2.1 装备设计与验证阶段新需求

        (1）设计经验可传承，模型/数据可复用

        (2）一体化设计

        (3）多学科协同优化设计

    1.2.2 装备制造与测试阶段新需求

        (1）数字化制造加工

        (2）虚拟增强的质量检测与出厂测试

        (3）过程可复现，质量可溯源

    1.2.3 装备交付与培训阶段新需求

        (1）物理与数字双交付

        (2）虚拟仿真实训

    1.2.4 装备运维与管控阶段新需求

        (1）运行状态及趋势可感知、可认知、可预知

        (2）运行过程可控制、可优化、可自治

        (3）软件化、集成化、平台化

        (4）低碳绿色环境友好

    1.2.5 装备报废与回收阶段新需求

2 数字孪生装备概念与内涵

2.1 从装备到数字孪生装备

2.2 数字孪生装备组成

    2.2.1 物理装备：装备物理实体

    2.2.2 数字装备：装备数字孪生模型

    2.2.3 孪生数据：装备数字孪生数据

    2.2.4 软件服务：装备软件与服务系统

    2.2.5 连接交互：支撑装备内部、人机与多机的协作交互

2.3 数字孪生装备理想特征与理想能力

    (1）物理装备数字化表达能力

    (2）数据融合与可视化呈现能力

    (3）远程管控与多要素协同能力

    (4）动态需求快速响应能力

    (5）自适应—自学习—自优化能力

2.4 数字孪生装备关键技术

3 数字孪生装备发展三阶段

3.1 初级阶段：数字化设计研制，实现数字化交付

3.2 中级阶段：数据/模型/知识积累，形成装备数据资产

3.3 高级阶段：数智增值增效，实现装备智能服务

4 相关实践工作

4.1 复材加工车间数字孪生热压罐

    (1）热压罐高保真数字孪生模型构建

    (2）基于数字热压罐的孪生数据生成

    (3）基于虚实融合数据的故障诊断与预测

    (4）复材加工车间数字孪生热压罐故障诊断与健康管理系统开发

4.2 纺织车间数字孪生物流装备

    (1）所见即所得的三维可视化监控

    (2）车间物流装备虚拟仿真与历史过程复现

    (3）车间物流装备远程运维管控

    (4）车间物流装备作业调度优化

    (5）车间物流装备故障诊断与预测。

5 结束语

文章摘要:工程装备、制造装备、医疗装备等各类装备是加快国家基础建设,提升国家经济实力和保障医疗健康的重要基础。在新环境、新趋势、新背景下,如何充分融合新一代信息技术,助力装备数智化升级,实现装备软硬系统的自主可控,是实现装备高质量发展,推动数字经济与实体经济融合发展的关键。基于作者团队前期提出的数字孪生五维模型理论基础,探讨了数字孪生装备的概念和组成,分析了数字孪生装备理想特征能力和关键技术,提出了数字孪生装备三阶段发展路径,并在纺织车间物流装备和复材加工车间热压罐装备上对相关理论开展了实践。

文章关键词:

论文DOI:10.13196/j.cims.2022.01.001

论文分类号:F426.4

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