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數(shù)字孿生貫通工業(yè)生產(chǎn)信息孤島,推動新型智慧城市建設

牽手一起夢 ? 來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 ? 作者:佚名 ? 2020-12-02 15:28 ? 次閱讀

數(shù)字攣生是具有數(shù)據(jù)連接的特定物理實體或過程的數(shù)字化表達,該數(shù)據(jù)連接可以保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間的同速率收斂,并提供物理實體或流程過程的整個生命周期的集成視圖,有助于優(yōu)化整體性能。數(shù)字孿生可應用于工業(yè)生產(chǎn)、智慧城市、大數(shù)據(jù)醫(yī)療等領域。

隨著物聯(lián)網(wǎng)的應用更加廣泛,各個領域越來越多的企業(yè)開始計劃數(shù)字孿生的部署。Gartner的研究顯示,截至2019年1月底實施物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)中,已有13%的企業(yè)實施了數(shù)字孿生項目,62%的企業(yè)正在實施或者有計劃實施。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字孿生的延伸和應用,而數(shù)字孿生則拓展了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用層面的可能性。

其中,在企業(yè)方面,許多企業(yè)積極關注并開展數(shù)字孿生實踐,將數(shù)字孿生技術付諸實現(xiàn)的研發(fā)方,提供數(shù)字孿生相關技術咨詢的平臺方和數(shù)字孿生技術的應用方。

數(shù)字孿生貫通工業(yè)生產(chǎn)信息孤島,推動新型智慧城市建設

數(shù)字孿生貫通工業(yè)生產(chǎn)信息孤島

在工業(yè)生產(chǎn)方面當前工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展到高度自動化與信息化階段,在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量信息。但由于信息的多源異構、異地分散特征易形成信息孤島,在工業(yè)生產(chǎn)中沒有發(fā)揮出應有價值。而數(shù)字攣生為工業(yè)產(chǎn)生的物理對象創(chuàng)建了虛擬空間,并將物理設備的各種屬性映射到虛擬空間中。工業(yè)人員通過在虛擬空間中模擬、分析、生產(chǎn)預測,能夠仿真復雜的制造工藝,實現(xiàn)產(chǎn)品設計,制造和智能服務等閉環(huán)優(yōu)化。數(shù)字孿生是未來數(shù)字化企業(yè)發(fā)展的關鍵技術,例如可應用于以下的常見工業(yè)領域:

圖表2:數(shù)字孿生在工業(yè)領域應用

數(shù)字孿生推動新型智慧城市建設

中國以“智慧城市”和“新基建”為代表的建設模式雖然起步較晚,但爆發(fā)速度前所未有。目前全球近1000個提出智慧化發(fā)展的城市中,有近500個中國城市,占全球數(shù)量的48%。這為中國下一階段的城市和基礎設施發(fā)展奠定了基礎。2019年中國新型智慧城市規(guī)模超過9000億元,未來幾年將保持較快速度增長,預計到2023年市場規(guī)模將超過1.3萬億元。當前,安全綜治、智慧園區(qū)、智慧交通是智慧城市建設投入的重點,三大細分場景規(guī)模占智慧城市建設總規(guī)模的71%,而城市級平臺、機器人等新技術和產(chǎn)品則在快速落地,被更多城市建設方采納和應用。

圖表3:2018-2023年中國新型智慧城市市場規(guī)模及預測(單位:億元)

數(shù)字孿生城市通過對物理世界的人、物、事件等所有要素數(shù)字化,在網(wǎng)絡空間再造一個與之對應的“虛擬世界”,形成物理維度上的實體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實交融的格局。物理世界的動態(tài),通過傳感器精準、實時地反饋到數(shù)字世界。數(shù)字化、網(wǎng)絡化實現(xiàn)由實入虛,網(wǎng)絡化智能化實現(xiàn)由虛入實,通過虛實互動,持續(xù)迭代,實現(xiàn)物理世界的最佳有序運行。

數(shù)字孿生城市將推動新型智慧城市建設,在信息空間上構建的城市虛擬映像疊加在城市物理空間上,將極大地改變城市面貌,重塑城市基礎設施,形成虛實結合、攣生互動的城市發(fā)展新形態(tài);借助更泛在、普惠的感知,更快速的網(wǎng)絡,更智能的計算,一種更加智慧化的新型城市將得以創(chuàng)建。

數(shù)字孿生城市不僅賦予了城市政府全局規(guī)劃和實時治理能力,更帶給所有市民能感受到的品質生活體驗。

圖表5:數(shù)字孿生在智慧城市建設用的優(yōu)勢

當前智慧城市應用需求主要包括以下幾個部分:

圖表6:智慧城市數(shù)字孿生應用需求

數(shù)字孿生打造科學公共服務體系

公共服務,是21世紀公共行政和政府改革的核心理念,包括加強城鄉(xiāng)公共設施建設,發(fā)展教育、科技、文化、體育、政務、交通、司法等公共事業(yè),為社會公眾參與社會經(jīng)濟、政治、文化活動等提供保障。

城市是一個開放龐大的復雜系統(tǒng),具有人口密度大、基礎設施密集、子系統(tǒng)耦合等特點。如何實現(xiàn)對城市各類數(shù)據(jù)信息的實時監(jiān)控,圍繞城鄉(xiāng)公共設施建設,發(fā)展科技、威化、政務、交通、司法等多方面對城市高效管理,是現(xiàn)在城市建設的核心。

圖表7:數(shù)字孿生在公共服務體系中的應用

數(shù)字孿生提升公共健康保障效率

智慧醫(yī)療保健是數(shù)字李生智能化應用的重要組成部分。通過移動監(jiān)測、移動診室、無線遠程會診、智慧處方、醫(yī)療信息云存儲等智能技術手段,可提升城市診療覆蓋面與效率,促進城市醫(yī)療資源的合理化分配。進一步利用物聯(lián)網(wǎng)技術構建“電子醫(yī)療”服務體系,實現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)護設備的小型化、無線化、發(fā)展智慧家庭健康保健、智能健康監(jiān)護,可大幅降低城市公眾醫(yī)療負擔,緩解城市醫(yī)療資源緊缺的壓力。具體應用需求如下:

圖表8:數(shù)字孿生在醫(yī)療大數(shù)據(jù)中的應用

數(shù)字孿生使建筑實現(xiàn)虛實交互

“數(shù)字孿生建筑”是將數(shù)字孿生使能技術應用于建筑科技的新技術,簡單說就是利用物理建筑模型,使用各種傳感器全方位獲取數(shù)據(jù)的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,以反映相對應的實體建筑的全生命周期過程。數(shù)字孿生建筑具有四大特點:精準映射、虛實交互、軟件定義、智能干預。

圖表9:數(shù)字孿生建筑特點

數(shù)字孿生建筑的核心環(huán)節(jié)在于BIM的應用。建筑信息模型(BIM)是一種應用于工程設計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具和一種信息建模技術,可以實現(xiàn)建筑設計的三維可視化,BIM技術疊加時間軸形成4D模型,進一步疊加成本信息可構筑5D模型,對建筑進行多維度考量,可貫穿建筑全生命周期中規(guī)劃、概念設計、細節(jié)設計、分析、出圖、預制、施工、運營維護、拆除或翻新等所有環(huán)節(jié)。

具體到BIM軟件的核心領域,目前國內廠商占建筑結構設計軟件市場優(yōu)勢,建筑信息化模型軟件市場仍以國外廠商為主導。現(xiàn)在,知名的BIM軟件供應商有Autodesk、Trimble、Bentley、廣聯(lián)達、RIBSoftware等:

圖表10:全球主要BIM軟件供應商

責任編輯:gt

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