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基于仿真的數(shù)字孿生系統(tǒng)構建與應用

發(fā)布人:hiraintech 時間:2021-07-05 來源:工程師 發(fā)布文章

概述

        數(shù)字孿生充分融合建模仿真技術、人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新技術,建立物理對象(或過程)的虛擬映射。通過數(shù)據(jù)驅動的仿真來構建物理對象全生命周期的虛擬生命線,實現(xiàn)更加智能的產品評估優(yōu)化-虛擬驗證-運營維護等,增收節(jié)支、提效避險,提升競爭力,激發(fā)創(chuàng)新性。

        北京經緯恒潤科技股份有限公司深耕數(shù)字化協(xié)同研發(fā)技術多年,提供針對工業(yè)產品研發(fā)的數(shù)字孿生解決方案。



解決方案

        聚焦多學科高精度建模、異構模型集成與實時化、虛實融合、人工智能等關鍵技術,基于產品數(shù)字孿生模型和實際數(shù)據(jù)的交互,實現(xiàn)產品全生命周期的數(shù)字化連通,提升產品設計與測試效率,實現(xiàn)產品的智能運行和維護:

?針對產品特點和使用工況,靈活選擇建模方法,將多學科機理建模、三維模型降階、數(shù)據(jù)驅動建模等進行有機融合,并充分考慮產品中的誤差環(huán)節(jié)影響,拓寬建模覆蓋范圍、提高模型精度。

?通過實際運行數(shù)據(jù)和模型自動修正算法,對模型進行精度評估和自動修正,保證模型與產品的一致性。

?通過通用功能接口模型開發(fā),在盡可能保留各學科建模仿真習慣的基礎上,打通各學科模型集成驗證接口,實現(xiàn)系統(tǒng)機-電-軟異構模型的有效集成。

?通過模型實時化技術和高性能算力配置,提高仿真運行效率,實現(xiàn)實時仿真,提升模型與產品交互的實效性。

?基于高精度數(shù)字孿生模型,對產品進行MIL/SIL/HIL測試,作為傳統(tǒng)物理試驗的補充和拓展,全面評估產品設計的功能、性能,并提出改進建議。

?開發(fā)和部署故障診斷與健康管理(PHM)算法,基于模型+數(shù)據(jù)混合驅動和人工智能算法,對產品的運行狀態(tài)進行監(jiān)測與預測,對故障進行診斷,輔助智能運維決策。

?建立產品不同研制階段、不同層級模型間在橫向和縱向兩個維度的關聯(lián)與追溯關系,實現(xiàn)基于統(tǒng)一參數(shù)源的模型綜合管理。



典型應用

        數(shù)字孿生系統(tǒng)具有很好的延伸性和擴展性,體系建設可遵循局部突破、示范帶動、有序建設的原則。企業(yè)可根據(jù)自身的業(yè)務重點按需定制數(shù)字孿生系統(tǒng)。典型應用場景簡述如下。

?復雜產品系統(tǒng)指標分解與驗證

        復雜產品通常涉及多個強耦合學科,頂層系統(tǒng)指標分解難度大,難以保證指標體系的完整性和分解結果的全局優(yōu)化?;谀P偷闹笜朔纸馀c驗證,通過系統(tǒng)-分系統(tǒng)任務場景梳理、指標分解驗證模型建立,形成完整的層次網(wǎng)狀指標體系,全局優(yōu)化并綜合權衡指標分解結果,充分發(fā)揮總體單位在總體方案論證中的重要作用,適應前期設計參數(shù)模糊、分系統(tǒng)匹配難度大等特點。



?基于模型的設計驗證與優(yōu)化

        隨著技術的進步和需求的提升,工業(yè)產品朝著機-電-控一體化高度集成的方向發(fā)展,不同學科間耦合強,產品性能對多專業(yè)間匹配的依賴性高,傳統(tǒng)的單學科仿真設計驗證已不能滿足復雜產品設計的精度和效率要求。通過模型降階技術、通用接口模型設計、統(tǒng)一仿真架構設計,將各類專業(yè)模型、有限元仿真模型進行有效集成,實現(xiàn)系統(tǒng)級的多學科聯(lián)合仿真設計驗證與優(yōu)化。



?產品虛擬試驗

        隨著工業(yè)產品由以機械化為特征逐步向以多專業(yè)綜合化、信息化、網(wǎng)絡化為特征升級換代,對試驗驗證的時效性、系統(tǒng)性、全面性等提出了巨大的挑戰(zhàn)。以物理試驗為主的驗證受到研制周期、成本、環(huán)境條件的限制,子樣有限,難以完全覆蓋極限偏差組合狀態(tài)。虛擬試驗作為新的技術途徑,周期短、成本低,能夠便捷地開展極限工況試驗、故障試驗等難以通過實物開展的試驗類型。工程實踐中根據(jù)虛擬試驗精度和體系的完善性,充分發(fā)揮物理試驗與虛擬試驗的優(yōu)勢,虛實融合,相互補充促進,提升產品綜合試驗能力。



?基于數(shù)據(jù)+模型的設備智能運維

        結合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺,實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生模型在同一平臺的交互融合,通過對設備運行數(shù)據(jù)及數(shù)字孿生仿真進行大數(shù)據(jù)分析,進行預測性分析、規(guī)范性分析、運行優(yōu)化分析,幫助企業(yè)實現(xiàn)智能運維、新產品迭代升級等增值服務。基于數(shù)據(jù)+模型的設備智能運維,以虛擬傳感器的形式更全面地獲取產品狀態(tài)數(shù)據(jù),能夠更及時地評估產品狀態(tài)和故障定位,實現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的飛躍。



技術服務

?數(shù)字孿生模型構建

    ?  建模規(guī)范構建

    ?  多學科系統(tǒng)建模

    ?  有限元模型降階

    ?  異構模型集成

    ?  模型修正與更新

    ?  虛實交互接口開發(fā)

    ?  模型實時化


?數(shù)字孿生應用開發(fā)

    ?  系統(tǒng)指標分解與驗證

    ?  產品系統(tǒng)性能優(yōu)化

    ?  產品故障注入仿真

    ?  產品虛擬試驗驗證

    ?  產品狀態(tài)監(jiān)測與健康管理

    ?  產品全流程研發(fā)平臺開發(fā)與集成


系列專題

        更多關于數(shù)字孿生詳細技術以及在具體工程實踐中的應用案例的介紹,敬請關注我司的數(shù)字孿生專題。

?概述-基于仿真的數(shù)字孿生系統(tǒng)構建與應用

?關鍵技術-機電產品多學科建模與集成

?關鍵技術-三維有限元模型降階與集成

?關鍵技術-復雜模型實時化

?關鍵技術-數(shù)字孿生模型的關聯(lián)與追溯

?關鍵技術-物理產品與數(shù)字模型的虛實交互

?典型應用-系統(tǒng)指標分解與驗證

?典型應用-機電產品設計驗證與優(yōu)化

?典型應用-機電產品虛擬試驗

?典型應用-機電產品智能運維


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