發表時間： 2024-02-29 10:17:55
作者： 石油化工設備維護與檢修網
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數字孿生已經成為當今各行各業實現數字化轉型的重要工具，被譽為是一種創新性技術，也是一種引領產業變革的思想和方法。從2016年到2018年，Gartner連續三年將數字孿生列為十大戰略科技發展趨勢，突顯了其在科技領域的重要性。2019年，Gartner進一步指出，數字孿生已經進入了期望膨脹期頂峰，將在未來5年內帶來破壞性創新。數字孿生不僅是一種技術，更是一種思想和方法，它通過數字化復制現實世界中的物理系統，實現了對實體系統的虛擬仿真和監控，為企業帶來了全新的管理和控制方式。
數字孿生技術詳解
數字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。數字孿生是一種超越現實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統的數字映射系統。
簡單來說，就是可視化技術結合視頻融合、BIM、5G、物聯網、云計算及大數據等先進技術，搭建了現實廠區建筑及生產設備、管線等設施的三維場景，將廠區實時運行信息、日常管理信息進行智慧管控，確保其科學、高效、安全、智慧運行。
數字孿生的內涵可以用“一項通用技術、兩大孿生空間、三大技術要素、四大功能等級和五大典型性特征”來表述。數字孿生是一項支撐經濟社會數字化轉型的使能技術，它綜合性運用感知、計算、建模等信息技術，通過軟件定義，對物理空間進行表述、診斷、預測、決策，進而實現物理空間與賽博空間的交互映射。
級別一：表述，通過感知設備收集到的數據，對物理實體各要素進行檢驗和動態表述。
級別二：診斷，剖析歷史數據，查驗功能、性能變化的原因。
級別三：預測，表明各類模式的關系，預測未來。
級別四：決策，在剖析過去和預測未來的基礎上，對行為進行引導。
數字孿生技術應用場景
典型性的數字孿生場景應用：
數字化設計：數字孿生+產品創新。數字孿生技術打造產品設計數字孿生體，在賽博空間進行系統化仿真，實現反饋式設計、迭代式創新和持續性優化。目前，在汽車、輪船、航空航天、精密裝備制造等領域，已普遍性展開原型設計、工藝設計、工程設計、數字化樣機等形式的數字化設計實踐。
虛擬工廠：數字孿生+生產制造全過程監管。在賽博空間打造出映射物理空間的虛擬車間、數字工廠，促進物理實體與數字虛體之間的數據雙向動態交互，依據賽博空間的變化及時調整生產工藝、優化生產參數，提升 生產效率。
設備預測性維護：數字孿生+設備管理。開發設計設備數字孿生體并與物理實體同步交付，實現設備生命周期數字化管理，同時依托于現場數據收集與數字孿生體分析，提供產品故障分析、壽命預測、遠程管理等增值服務，增強用戶體驗，減少運維成本，強化企業核心競爭力。
智慧城市：數字孿生+城市運作管理。建設城市數字孿生體，以定量與定性結合的形式，在數字世界預演天氣環境、基礎設施、人口土地、產業交通等要素的交互運作，繪制“城市畫像”，支撐決策者在物理世界實現城市規劃“一張圖”、城市難題“一眼明”、城市治理“一盤棋”的綜合性效益最優化布局。
智慧醫療：數字孿生+醫療服務。將數字孿生與醫療服務相結合，實現人體運作機理和醫療設備的動態監測、模擬和仿真，加快科研創新向臨床實踐的轉化速度，提升 醫療診斷效率，優化醫療設備質控監管。
超維數字孿生預測性運維
預測性維護是基于大數據分析和機器學習算法的維護方式，通過監測設備運行數據和狀態信息，預測設備可能出現的故障，從而提前采取維護措施，避免設備停機造成的生產損失。預測性維護有效地解決了傳統維護方式中存在的盲目性和不及時性問題，降低了維護成本，提高了設備可靠性和穩定性。
結合用戶的深度業務邏輯與三維可視化技術，超維機器人為各領域用戶提供全產業鏈的數字孿生一站式解決方案。并通過自主研發的AIoT聯合巡檢平臺為數據賦能，驅動“智能+”在各個細分領域的滲透，助力企業獲取實時運營情況并快速形成決策，實現智能化轉型。
解決方案
1.實時監測與數據分析：數字孿生技術通過建立真實環境的虛擬模型，實時監測自來水廠各個關鍵點的運行狀況。這包括水質、水壓、設備狀態等。通過數據分析，運營人員可以快速識別潛在問題，并采取即時措施。
2. 運行優化與效率提升：數字孿生技術通過模擬水廠系統，幫助運營人員優化運行策略。這可包括管網優化、設備調整等，以提高自來水廠的整體效率，減少能耗，并確保穩定的水源供應。
3. 設備維護與預測性維護：數字孿生技術結合傳感器數據，提供對設備狀態的準確評估。通過分析數字孿生模型，運營人員可以實施預測性維護，避免設備突發故障，延長設備壽命，降低維護成本。
4.安全管理與緊急響應：數字孿生技術允許實時監測水質及設備運行，有助于快速識別異常情況。在緊急情況下，運營人員可以迅速采取措施，包括遠程關閉閥門、調整水質處理參數等，以確保公共安全。
5.培訓與模擬：利用數字孿生技術，自來水廠人員可以進行模擬演練，提高應對緊急情況的能力。此外，數字孿生技術還可用于培訓新員工，幫助他們更好地理解自來水廠的運作和管理。
通過數字孿生技術的實時監控和數據分析，我們能夠預測設備可能出現的故障，并采取及時的維護措施，從而避免了因設備故障導致的生產中斷和額外的維修成本。這種智能化的維護模式不僅提高了設備的可靠性和穩定性，還提升了生產效率和企業競爭力。數字孿生技術和預測性維護將繼續發揮重要作用，為工業生產提供更加智能、可靠的解決方案，助力企業實現可持續發展和持續創新。
