数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。数字孪生是个普遍适应的理论技术体系,可以在众多领域应用,目前在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。
数字孪生的起源
说到“数字孪生”这个概念的发明者,行业里并没有明确的说法。
很多人认为,数字孪生是美国密歇根大学教授Michael Grieves博士于2002年提出的。
但这种说法并没有书面的文献或资料可以支撑。
Michael Grieves博士在2014年发布的文章中,曾经“追溯”自己曾经在2002年密歇根大学PLM中心一次演讲中,提及了类似数字孪生的相关概念。他还“追溯”自己曾经在2003年的一次高管培训上,提出了“物理产品的数字等同体或数字孪生体概念”。
然而,这些都没有确凿的文献或影像资料证据。
真正有据可查的“数字孪生”概念提出者,是美国空军研究实验室(AFRL,Air Force Research Laboratory)。
2011年3月,美国空军研究实验室结构力学部门的Pamela A.Kobryn和Eric J.Tuegel,做了一次演讲,题目是“Condition-based Maintenance Plus Structural Integrity(CBM+SI)&the Airframe Digital Twin(基于状态的维护+结构完整性&战斗机机体数字孪生)”,首次明确提到了数字孪生。
当时,AFRL希望实现战斗机维护工作的数字化,而数字孪生是他们想出来的创新方法。
当美国空军意识到数字孪生具有很强实用意义的同时,另一家企业也对数字孪生产生了浓厚的兴趣,它就是美国通用电气公司(GE)。
美国通用电气公司在为美国国防部提供F-35联合攻击机解决方案的时候,发现了数字孪生体的价值。
不知道大家是否还记得小枣君之前那篇介绍工业4.0的文章?是的,美国通用电气公司,就是美国先进制造战略(美国版的工业4.0)的主要推手。
当时的美国通用,一直在致力于研究工业数字化,以及如何构建工业互联网体系。显然,数字孪生对工业4.0非常有用,可以说是如鱼得水。
再后来,德国西门子(德国工业4.0的代表企业)也跟着拥抱了数字孪生,将其奉为至宝。
2015年左右,中国也开始跟进。当时包括工业4.0研究院在内的多家国内研究机构和企业,纷纷启动了数字孪生相关的研究课题。
从那之后,数字孪生这个概念,就开始风靡互联网和产业界,直至今日。
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