国产大飞机C919迎来商业化落地的“高光时刻”,顺利完成了C919机型的从上海到北京的全球首次商业载客飞行,国产民航飞机迎来重大突破。


从2006年国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,大型飞机重大专项被列入国家级16年重大科技专项,历时17年,到如今C919的“研发、制造、取证、投运”全面贯通,标志着中国民航商业运营国产大飞机终于从规划照进现实。


数字孪生:“工业元宇宙”


C919飞机搭载了先进的航电系统,主要包括通信、记录、导航、核心处理、客舱、记载维护和信息系统等七大系统,C919制造商对“飞机的神经系统”进行了大量的改进和创新,旨在让飞机更加“聪明”。


要知道,这背后凝聚着我国科学人员的巨大智慧。据中国商飞统计,国内有22个省份、200多家企业、36所高校、数十万产业人员参与了C919大型客机研制。


据上海交通大学教授介绍,面向C919总装测试的自动化和数字化发展需求,构建总装生产线“感知-传输-计算-控制一体化”的新型工业互联网,建成飞控系统功能测试、人机协同线束安装、多工序协同等典型场景的数字孪生系统,有力支撑基于工业互联网的多机型总装生产线研发和建设。


所谓数字孪生,是采用信息技术对物理实体的进行数字化定义和建模的过程,其核心理念在于通过对“数字孪生体”的仿真、控制、预测,对物理实体实现反哺优化,因此数字孪生有时也会被称为“工业元宇宙”。


早在2002年12月,密歇根大学Michael Grieves教授在PLM中心启动会上,首次明确提出数字孪生这一概念,即通过物理设备的数据,可以在虚拟(信息)空间构建一个表征该物理设备的虚拟实体和子系统,并且这种联系不是单向和静态的,而是在整个产品的生命周期中都联系在一起。


数字孪生的核心是要建立虚拟数字孪生体,进而反哺优化物理实体。数字孪生是要建立能够实时表征物理实体全生命周期的数字模型,实现物理与数字世界的闭环交互,高效协同产品生命周期中的各环节,通过对孪生体的仿真、控制、预测来对物体实体和生产过程实现改进优化。


近年来,以物联网、大数据、人工智能等新技术为代表的数字浪潮席卷全球,物理世界与之对应的数字世界正形成两大体系平行发展,数字世界是为了服务物理世界而存在,物理世界因为数字世界变得更加高校有序,数字孪生技术在全球影响范围日益扩大。

数字孪生的应用场景


数字孪生以模型数据为核心,以模型数据为根基,各环节根技术贯穿了模型数据获取阶段、搭建阶段、整合与可视化阶段、互动阶段的全生命周期。通过使用数据和传感器来检测物理对象或者系统的性能,并使用这些数据反应系统的状态,从而优化生产流程,提高运营效率。


中金研报分析,数字孪生的三大核心特征为实时闭环、数据支撑以及高保真与交互性,其实现有助于提升物理世界的生产运营效率,应用场景涵盖制造、建筑、特种、工厂运营、城市管理等多个领域。


数字孪生可用于各种领域,包括制造、医疗保健和运输,在生产过程中也可同步优化整个企业流程。例如,在制造中,数字孪生可用于模拟设备的性能,使制造商能够优化其运营,并在潜在问题发生之前识别出潜在问题。再比如,在医疗保健领域,数字孪生可用于对身体或特定器官进行建模,使医生能够更好地了解患者的状况并制定治疗方案。


数字孪生技术是制造企业迈向工业4.0战略目标的关键技术,而其辐射范围远不止于此,在金融行业也有不少实践案例。


在近期第六届数字中国建设峰会上,数字孪生技术已经应用到国内外银行业,用来优化风险管理、供应链管理和投资决策流程,也可建立虚拟的数据中心用于增强银行数据新中心运营能力,能够起到提高业务销量、降低风险、优化客服体验的效果。


通过以上不难发现,数字孪生的应用场景究其本质,是通过掌握产品信息及其生命周期过程的数字思路,将产品创意、设计、制造规划、生产和使用所有阶段衔接起来,并链接到这些物理载体进行反馈从而实现功能和体验的优化。

嘉实基金产业领先基金经理颜伟鹏表示,中国正在从传统制造迈向高端制造时代,将发扬传统制造优势,预计核电、汽车、军工、航空航天行业都会延续快进度、低预算、按时交付状态,中国高端制造仍然很有优势。


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