数字孪生的模型、问题与进展研究

论文摘要

近年来,关于数字孪生的研究方兴未艾。数字孪生作为一个新的范式或者方法体现出了巨大的潜力,但是,这一概念的内涵和范围尚不确定,尤其是对数字孪生模型概念的界定很不清晰。根据模式类别可以将其分为通用模型和专用模型,其中专用模型仍是当前的研究热点,研究内容主要体现为对具体项目使用数字孪生方法进行建模,也包括对专用模型进行开发。这些具体项目除了传统制造业所涉及的零件测量和质量控制,增材制造,设计和工作过程,以及系统管理外,还包括在生物医药、石油工程领域的应用等。开发专用模型的工具和技术呈现多元化,有通用工业软件、专用工业软件、仿真平台和自研二次开发工具等等。数字孪生通用模型的研究对象不针对某一具体项目,而是研究如何将模型受控元素表示为一组通用的对象以及这些对象之间的关系,从而在不同的环境之间为受控元素的管理和通信提供一种一致的方法。数字孪生通用模型的研究主要分为概念研究和通用模型的实现方法,两者的研究热度相当。其中概念研究从宏观角度的产品生命周期管理,到描述系统行为,如一般系统行为和系统重新配置,再到具体工作流,如设计方法、产品构型管理、制造系统、制造过程等,研究内容较为发散,尚没有出现特别突出的热点。关于数字孪生通用模型实现方面,主要研究了建模语言的构建、模型开发方法的探索、具体工具的使用、元模型理念的植入和模型算法的探索。数字孪生模型是数字孪生研究的核心领域之一,其未来的研究重点是如何将不断涌现的各不相同的数字孪生体的外部特征和内在属性归纳为可集成、可交互、可扩展的模型,便于更高效地实现信息在物理世界和数字世界之间流动,从而实现数字孪生的普遍应用,继而支持CPS(网络物理空间)和CPPS(网络物理生产系统)的建设。因此,数字孪生模型研究下一步需要解决的问题是如何对接标准参考架构,如德国提出的工业4.0参考架构模型RAMI4.0和中国的智能制造系统架构IMSA等;关于数字孪生模型需要建立统一的描述方法并确立一致的结论,以规范各自独立发展建立起来的模型,从而改善模型的互操作性和可扩展性,否则,随着系统规模的扩大模型效能会显著下降;中国数字孪生模型的研究急需国产专业工业软件和建模软件的支持,以便中国学者深入开展更加符合国情的深入研究。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘青,刘滨,王冠,张宸,梁知行,张鹏

关键词: 系统建模,数字孪生模型,网络物理空间,网络物理生产系统,工业

来源: 河北科技大学学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

专业: 非线性科学与系统科学

单位: 河北科技大学经济管理学院,德国伊尔梅瑙工业大学机械工程学院,河北冀州中学,北京交通职业技术学院轨道交通系

基金: 河北省高层次人才资助项目(A2016002015),河北省人力资源和社会保障厅留学人员科技活动择优资助项目(CL201611,CL201613),河北省科技支撑计划项目(17210104D),河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2015099),河北省交通运输厅科技计划项目(Y-2014025),张承高速承德段科技计划项目(CZC-2014KY-1),河北省研究生创新资助项目(CXZZSS2018093)

分类号: N945.12

页码: 68-78

总页数: 11

文件大小: 1718K

下载量: 2413

相关论文文献

• [1].网络物理系统大数据分析和计算智能应用[J]. 电子技术与软件工程 2020(14)
• [2].光网络物理安全技术研究[J]. 光通信技术 2015(01)
• [3].从震网病毒分析“网络物理战”作用机理[J]. 国防科技 2014(01)
• [4].网络物理系统描述模型[J]. 中国仪器仪表 2013(10)
• [5].网络物理系统安全体系架构及关键技术的研究[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版) 2010(04)
• [6].我们真的为工业4.0做好准备了吗？[J]. 单片机与嵌入式系统应用 2020(05)
• [7].我国网络空间的建设理念和规划思路——基于科学主义思想与系统功能规划[J]. 山西大学学报(哲学社会科学版) 2020(01)
• [8].网络物理系统的隐私保护技术、安全控制技术和安全脆弱性评估技术[J]. 计算机光盘软件与应用 2012(07)
• [9].企业网络物理隔离措施[J]. 电力信息化 2009(04)
• [10].网络技术在物理教学中的应用[J]. 学苑教育 2009(01)
• [11].专家建议不要在SCADA系统中部署防火墙[J]. 计算机与网络 2017(01)
• [12].数据是工业4.0的核心驱动[J]. 中国工业评论 2015(12)
• [13].采用网络物理隔离技术加强计算机信息系统安全[J]. 世界有色金属 2011(07)
• [14].网络社区美容平台美颜更美心[J]. 互联网周刊 2016(19)
• [15].层次化的CPS密钥管理方法[J]. 信息化研究 2013(04)
• [16].“科技+设计”模式催生创意经济[J]. 军工文化 2014(12)
• [17].工业4.0加速机器人进化[J]. 机器人产业 2015(04)
• [18].工业4.0带来机器人的进化[J]. 物联网技术 2015(10)
• [19].机器人——智慧工厂自动化系统的关键所在[J]. 智慧工厂 2016(07)
• [20].集成度:降低BoM成本的关键环节[J]. 中国集成电路 2018(03)
• [21].外刊文摘[J]. 中国信息安全 2010(11)
• [22].社会计算设计研究[J]. 创意与设计 2019(01)
• [23].物联时代来临 工业4.0带来了机器人的进化[J]. 机床与液压 2015(21)
• [24].异构IP网络物理拓扑发现的改进算法[J]. 微处理机 2011(01)
• [25].引入工业4.0成熟度指数 助企业转型升级[J]. 质量与认证 2019(04)
• [26].工业4.0变革中的民用飞机研制模式探索[J]. 航空制造技术 2014(21)
• [27].无标度网络拥塞控制方法研究[J]. 小型微型计算机系统 2013(11)
• [28].基于等级保护的网络物理安全建设[J]. 科技广场 2010(01)
• [29].无线网络在校园的应用与设计全攻略[J]. 中国教育信息化 2009(03)
• [30].浅析县级气象网络安全管理[J]. 黑龙江气象 2014(03)

标签：系统建模论文;  数字孪生模型论文;  网络物理空间论文;  网络物理生产系统论文;  工业论文;