工业数字孪生系统的概念、系统结构与运行模式

数字孪生的理念与技术最初在制造业形成,随着建模仿真与控制技术的进步,以及新一代信息技术的发展,数字孪生在城市、农业、建筑等10余领域、50多个方向快速推广,这一理念目前已成为这些领域的前沿与热点方向。在对比不同类别的数字孪生系统的关键问题、主要应用场景、关键技术和数据来源等基础上,提出了工业数字孪生系统(iDTS)的概念,总结了iDTS的典型特点,包括以人为中心、“人-机-环境”相互融合、系统高保真度和孪生模型复杂性;iDTS通过由物理层、感知层、孪生层、应用层和控制层组成的系统结构来支撑系统的运行;在此基础上,提出了一个四阶段的iDTS成熟度模型,并分别定义了以仿真为主和以控制为主的iDTS。最后,结合具体工业应用场景,分析了本地化配置的运行模式、基于“云-端”的运行模式、基于“云-边-端”的运行模式和基于分布式计算的运行模式4种iDTS的运行模式,并通过典型案例描述了不同iDTS的运行模式。

数字化能源管理系统促进工业界节能减碳的分析与建议

工业生产是碳排放的主要来源。减少能源浪费、达成生产节能对实现我国“双碳”目标至关重要。随着数字化技术进步,数字化能源管理系统可通过将不可见的能源可视化,促进企业节能。文章分析了英国、美国、德国、日本和瑞典应用能源管理系统的现状,总结了其特点与应用条件,与我国在此方面的发展进行了对比,并探讨了我国在部署能源管理系统过程中所面临的挑战。文章还提出从“工厂、产线和设备”到“产品”角度分析能耗,构建“基于生产步骤的单位产品能耗标签”的方法论框架。探讨了政府、企业等利益相关者在该方法论中的角色,并提出了政府支持发展数字化能源管理系统的对策,包括推动系统建设、支持合作、确定能耗基准和引导企业对标行业最优实践。