软考 系统架构设计师系列知识点之数字孪生体(2)

接前一篇文章:软考 系统架构设计师系列知识点之数字孪生体(1)

所属章节:

第11章. 未来信息综合技术

第5节. 数字孪生体技术概述

2. 数字孪生体的定义

AFRL(Air Force Research Laboratory,美国空军研究实验室)于2009年提出,机身数字孪生体是一个由数据、模型分析工具构成的集成系统。该系统不仅可以在整个生命周期内表达飞机机身,还可以依据非确定信息对整个机队和单架机身进行决策,包括当前诊断和未来预测。

DR.Michael Grieves于2011年提出,虚拟产品是与某种特定用途相关的基于比特的信息化表达,和基于原子的物理产品及其自然行为所构成的基于规则的关联环境。虚拟化是为了基于原子的物理产品创建基于比特的信息化表达的过程。信息镜像模型作为概念化PLM的框架,揭示了物理产品和虚拟产品二元性的含义。使用虚拟产品代替物理产品的能力体现了信息镜像模型的价值。

DOD于2014年提出,数字线程:一个可扩展、可配置和组件化的企业级分析框架,基于数字系统模型的模板,可以无缝加速企业数据信息知识系统中授权技术数据、软件、信息和知识受控交互,通过访问和集成不同数据并转换为可操作信息,可在整个系统生命周期中为决策者提供支持。数字孪生体:数字线程支持的已创建系统的多物理场、多尺度和概率集成仿真,通过使用最佳可用模型、传感器更新和输入数据来镜像和预测其对应物理孪生体全生命期内的活动和性能。

PTC于2015年提出,数字孪生体是中物(产生数据的设备和产品)、连接(搭接网络)、数据管理(云计算、存储和分析)和应用构成的数。因此,它将深度参与物联网平台的定义与构建。

Michael Grieves & John Vickers于2016年提出,数字孪生体是一组虚拟信息结构 ,可以从微观原子级别到宏观几何级别全面地描述现有或将有的物理制成品。在最佳状态下,可以通过数字孪生体获得任何实测得到的物理制成品的信息。数字孪生体有三种类型数字孪生原型体数字孪生实例体数字孪生聚合体。而数字孪生环境则是数字孪生体的操作环境。

2017年有专家提出,智慧城市数字孪生体是一个智能的、支持物联网、数据丰富的城市虚拟平台,可用于复制和模拟真实城市中发生的变化,以提升城市的弹复性、可持续发展和宜居性。

SAP于2018年提出,单个数字孪生体是物理对象或系统的虚拟表达,但不仅仅是高科技外观。众多数字孪生体使用数据、机器学习和物联网来帮助企业优化、创新和提供新服务。

ISO CD 23247于2019年提出,数字孪生体:是现实事物(或过程)具有特定目的的数字化表达,并通过适当频率的同步使物理实例与数字实例之间趋向一致。

从以上美军军方和各企业的定义后,我们可以得到数字孪生体的定义如下:

数字孪生体现有或将有的物理实体对象数字模型 ,通过实测仿真数据分析实时感知诊断预测 物理实体对象的状态,通过优化和指令调控物理实体对象的行为 ,通过相关数字模型间的交互学习进化自身 ,同时改进利益相关方在物理实体对象生命周期内的决策。将"Digital Twin"译为"数字孪生体"。加上这个"体"字,是为了借用中文"体"字语义的模糊性来应对和减少Digital Twin译成中文时在不同使用场景下的不确定性。"体"字的中文语义的模糊性表现在它有两种含义:

(1)事物的本身或全部,如物体(object)、实体(entity);

(2)事物的格局或规矩,如体制、体系。中文中,体系一词也是多义词;系统(system),如技术体系;系统之系统(system of systems),如体系工程。

为数字孪生加上"体"字后,数字孪生体就是一个名词,这样为digital(ly)twinned/twinning的翻译挪出了空间,方便相关术语体系的构建。因此,"数字孪生体"这个术语有如下几种使用场合和含义:

(1)Digital Twin这一现象背后所包含的技术体系所代表的跨学科工程领域 ,以及作为通用目的技术引发的商业、经济和社会影响体系,如数字孪生体时代。

(2)物理实体对象的某种数字化孪生模型的抽象类型或实例 ,如数字孪生体可以分为数字孪生原型体数字孪生实例体数字孪生聚合体

(3)具体应用场景下物理实体对象的数字化孪生模型,如某个或某类产品、工厂、城市、产业、战场等的数字孪生体。此时,如果是强调物理实体对象或者物理实体与数字孪生体并重,也可以将数字孪生作为形容词定语,放在物理实体对象之前,而不用"体"字,相当于英文的digitally twinned。例如,数字孪生制造、数字孪生城市等。

(4)在某些物理实体与数字孪生体并重的场合,如架构设计或实现等,可将数字孪生体与对应物理实体对象及相关使能实体对象所构成的系统称为数字孪生系统

相关推荐
.柒宇.13 小时前
Elasticsearch 核心概念与系统架构详解
elasticsearch·系统架构
向日的葵00614 小时前
Redis会话机制vsJWT机制深度解析
数据库·redis·python·缓存·系统架构·jwt
Xxtaoaooo1 天前
DolphinDB 物联网数据平台全景:一份从架构到落地的实践地图
物联网·系统架构·时序数据库·数据库架构·dolphindb
微三云 - 廖会灵 (私域系统开发)1 天前
电商售后与退款系统架构设计:从状态机到资金回退的全链路实践
系统架构
谙弆悕博士1 天前
系统集成项目管理工程师教程(第3版)笔记——第17章:法律法规和标准规范
笔记·职场和发展·学习方法·业界资讯·软考·法律·法规
谙弆悕博士1 天前
系统集成项目管理工程师教程(第3版)笔记——第4章:信息系统架构
笔记·系统架构·项目管理·创业创新·学习方法·业界资讯·物理
@insist1232 天前
信息系统管理工程师-数字化转型成熟度模型核心考点解析
大数据·人工智能·软考·软件水平考试·信息系统管理工程师·软考信管
某林2122 天前
ROS2 + WebRTC + MQTT 异构系统架构
架构·系统架构·机器人·硬件架构·webrtc·ros2
小马哥编程2 天前
【软考架构】候选键求解与主属性 / 非主属性判定
系统架构
@insist1233 天前
系统规划与管理师-流程评价与持续改进核心知识-终章
大数据·人工智能·软考·系统规划与管理师·软件水平考试·系统规划与管理工程师