東華大学の聞力生教授:デジタル双子は服装の知能製造のベースである。

図1デジタル双晶の最初の概念モデルとその用語

図2   ディジタル双晶系全体アーキテクチャ

出所：先進製造業   図3ディジタル双晶系構成

図4デジタル双子のキーテクノロジー

デジタル双晶の応用の前提は各段階の模型と大量のデータで、それでは製品の設計、製造、運行とメンテナンスなどの各方面のデータに似て、どのように発生して、交換して流れますか?相対的に独立したシステム間でデータのシームレスな流れを実現するにはどうすればいいですか?これらはまさにデジタル手がかりが解決しなければならない問題だ。したがって、デジタル手がかり技術もデジタル双子の重要な技術の一つであり、デジタル手がかりを理解してこそ、デジタル双子をより深く理解することができる。デジタル手がかりとは、デジタルスレッド、デジタル絆、デジタル主線などとも呼ばれ、CIMdataはかつてこのようにデジタル手がかりを定義したことがある:デジタル手がかりは1種の情報のインタラクティブなフレームワークを指して、もとの複数の縦井戸式の業務の視点を貫通することができて、設備の全ライフサイクルのデータの相互接続のデータのストリームと集積のビューを連通します。デジタル手がかりは異なるライフサイクルのデジタル双晶をつなぎ、データの自動流れを形成することができることがわかるので、デジタル手がかりは現実の物理世界とデジタル仮想世界の間を行き来する橋渡しであり、図6を参照してください。

出典:先進製造業図六デジタル手がかり

デジタル双晶には、次のような特徴があります。

①相互運用性——デジタル双晶の中の物理オブジェクトとデジタル空間は双方向にマッピングし、動的にインタラクティブにリアルタイムに接続することができるため、デジタル双晶は多様なデジタルモデルで物理実体をマッピングする能力を備え、異なるデジタルモデルの間で表現を変換し、合併し、確立することができる等同性を持っている。

②拡張性——デジタル双晶技術はデジタルモデルを集積、追加、置換する能力を備え、マルチスケール、マルチ物理、マルチレベルのモデル内容に対して拡張することができる。

③リアルタイム性-デジタル双晶技術はデジタル化を要求し、すなわち、時間軸に従って変化する物理的エンティティを特性化するために、コンピュータによって識別および処理可能な方法でデータを管理する。キャラクタリゼーションされたオブジェクトには、外観、状態、属性、内在メカニズムが含まれ、物理エンティティのリアルタイム状態を形成するデジタル虚体マッピングが含まれます。

④保全性−デジタル双晶の忠実性とは、デジタル虚数体モデルと物理的実体との間の近接性を記述することを意味する。虚体とエンティティは、ジオメトリの高度なシミュレーションだけでなく、状態、相状態、および時状態もシミュレーションする必要があります。

⑤閉ループ性——デジタル双晶の中のデジタル虚体は、物理実体の可視化モデルと内在メカニズムを記述するために使用され、物理実体の状態データを監視、分析推理、プロセスパラメータと運行パラメータを最適化し、決定機能を実行し、すなわちデジタル虚体と物理実体に脳を与える。

デジタル双子に対する認識と実践は具体的な対象、具体的な応用と具体的な需要から離れられない。例えば、1つの製品、1台の設備、1本の生産ライン、1つの職場などである。これらは異なる段階のデジタル双子で異なる特徴を呈し、これは私たちが応用と実際の問題を解決することから出発することを要求し、応用過程で確立された「デジタル双子」がすべての「理想的な特徴」を備えることを必ずしも要求するものではなく、ユーザーのニーズを満たすことができる限りである。表1は,デジタル双晶が示す理想的な特徴を様々な視点で見ることに基づいており,応用時に参考に値する。

表1異なる認識に基づくデジタル双子の理想的な特徴

図7に示すように、インテリジェント製造分野で応用されるデジタル双晶技術の核心技術は、情報物理融合生産システム(CyberPhysical Production System-CPPS)である。情報物理融合生産システムは情報物理システム(CPS)の生産分野での応用であり、多次元の知能技術体系である。情報物理融合生産システムはビッグデータ、人工知能、ネットワークとクラウドコンピューティングを頼りに、知能感知、分析、予測、最適化、協同などの技術手段を通じて、コンピューティング、通信と制御の3つの有機的な融合と協力を行う。取得した情報とオブジェクトの物理性能のキャラクタリゼーションを結合し、仮想空間と実体空間の深さの融合、リアルタイムの相互作用、相互結合、タイムリーな更新を形成し、ネットワーク空間の中で実体の仮想ミラーを構築する。自己感知、自己記憶、自己認知、自己決定、自己再構成の演算と分析を通じて、生産システムのデジタル化、インテリジェント化とネットワーク化を実現する。

ソース:インテリジェント製造IM図7デジタル双子とインテリジェント製造

デジタル双晶に基づく知能製造システムは予測型知能製造システムである。インテリジェント製造の悩みは設備と装置の失効であり、時間が経つにつれて設備が摩耗し、性能が衰退し、最終的に故障と停止を招くことを知っています。予測型インテリジェント製造は、設備の実際の状態を把握することによって、故障が発生した後に修理を急ぐか、継続可能な部品を早期に交換する必要がなく、計画的な修理を採用し、修理費用と生産コストを削減する。設備がいつ失効するかを知っていれば、合理的に修理計画を手配し、「時間通りに」修理を実現し、設備の可用性を最大限に高め、正常な運行時間を延長し、工場の運営効率を高めることができる。設備衰退モデルとリアルタイム状態評価と加工過程制御を結合し、設備またはシステム性能が時間とともに変化する状況下で、製品品質の安定を保証し、心配のない安心知能製造に向かうことを実現する。

中国は「情報化が工業化を牽引し、工業化が情報化を促進する」から、二化融合と二化の深い融合、さらに「中国製造2025」の「融合進化」の製造強国発展戦略まで、情報物理融合を通じて知能製造を実現することを期待している。デジタル双晶はCPSシステムを構築する基礎であり、知能製造のエネルギー使用技術でもある。デジタル双晶がなければCPSもなければ知能製造もないと言える。デジタル双子は将来のインテリジェント製造生産の「ベース」であり、インテリジェント製造の実践において大きな可能性がある。

図8デジタル双晶技術の知能製造概念計画

出典：Engineering 2021図九ロボットデジタル双晶システム

出所:先進製造業図十設備健康デジタル双生システム

出所:智造苑図十一デジタル双生服装職場の運行メカニズム

図12服装工場デジタル双子概念

出典:智造苑図十三デジタル双生服装立体倉庫