数字孪生: 跨界赋能于多领域智能的新应用
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国家自然科学基金(61502094); 黑龙江省省属本科高校基本科研业务费(东北石油大学优秀中青年科研创新团队) (KYCXTD201903); 黑龙江省高等教育教学改革研究项目(SIGY20190098); 黑龙江省哲学社会科学基金(22EDE389); 黑龙江省教育科学规划重点课题(GJB142113); 黑龙江省省属本科高校基本科研业务费(东北石油大学引导性创新基金)(2020YDL-11)


Digital Twin: New Application of Transboundary Empowerment to Industrial Intelligence
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    摘要:

    随着大数据、5G、人工智能、CPS、云计算、物联网技术的发展与交叉融合, 使得世界朝着数字化、智能化方向发展. 数字孪生是以物理实体为原型建立多维虚拟模型, 通过安装在物理本体上的传感器实时反馈数据, 并结合以往的历史数据和人工智能技术, 最后利用软件分析并呈现. 由于数字孪生技术能与多个先进理念, 如: 工业4.0、航空航天、智慧城市、智慧医疗等良好的融合并应用, 这使其成为多个行业的热门研究方向与主要驱动技术, 在各行各业都有很大的发展空间. 本文首先阐述了数字孪生技术的基本概念, 梳理了数字孪生技术的发展脉络, 进一步理清了数字孪生技术与CPS技术之间的关系, 并介绍了数字孪生技术的研究现状. 其次, 介绍了数字孪生的关键技术即多维多尺度建模, 孪生数据管理和虚拟呈现. 最后, 探讨了数字孪生技术在智慧工厂领域、智慧城市领域、孪生医疗领域、航空航天领域的应用发展和方向, 并从方案、特点、关键技术等角度介绍了本研究团队在智慧工厂领域对原稳加热炉设备的数字孪生应用案例.

    Abstract:

    With the development and cross-integration of big data, 5G, artificial intelligence, CPS, cloud computing, and Internet of Things technologies, the world is developing in the direction of digitization and intelligence. Digital twin is to build a multidimensional virtual model based on the physical entity. The sensor installed on the physical entity feeds back the data in real time, combines the previous historical data and artificial intelligence technology, and finally analyzes and presents them with software. Because digital twin technology can be well integrated with and applied in many advanced concepts, such as industry 4.0, aerospace, smart city, and smart medical, it has become a popular research direction and main driving technology in many industries and has great development space in all walks of life. This study firstly expounds on the basic concept of digital twin technology, sorts out the development of digital twin technology, further clarifies the relationship between digital twin technology and CPS technology, and introduces the research status of digital twin technology. Secondly, it introduces the key technologies of the digital twin, namely multidimensional and multi-scale modeling, twin data management, and virtual presentation. Finally, the application and development direction of digital twin technology in smart factory, smart city, twin medical, and aerospace fields are discussed, and the digital twin application cases of the original stable heating furnace equipment conducted in the smart factory field by the research team in this study are introduced from the perspectives of scheme, characteristics, and key technologies.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

刘芳,刘琪,黄美晨,常丽娟,王晓晖,赵玲,田枫.数字孪生: 跨界赋能于多领域智能的新应用.计算机系统应用,2023,32(8):31-41

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  • 收稿日期:2022-11-17
  • 最后修改日期:2023-01-19
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  • 在线发布日期: 2023-06-30
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