工程装备全寿命周期数字孪生系统建设方法初探

近年来,数字孪生技术备受关注,在军事装备领域呈现出强劲的发展势头。本文以工程装备为例,简要介绍了工程装备全寿命周期的含义、阶段划分,阐述了数字孪生对装备建设发展的目的意义,并初步探索了工程装备全寿命周期数字孪生系统建设的基本方法。

数字孪生与工艺知识的关联及电控系统数字孪生的工艺管理研究

数字孪生是一种理论技术体系,具体指的是通过传感器更新、历史运行技术以及模型等数据,将多物理量、尺度、学科及概率集成的仿真过程。数字孪生在虚拟空间映射,通过虚拟空间对实体装备整个生命周期进行反映。数字孪生实际上是一种超越现实的概念,可以将其看作是单个或是多个互相关联的装备系统的数字映射系统。本文将围绕“数字孪生与工艺知识的关联及某武器装备电控系统数字孪生的工艺管理”这一话题进行研究和探讨。

数字孪生实现装备维修全流程智能驱动

随着装备智能化水平要求越来越高,装备维修保障的精确性和时效性成为关键,如何科学智能及时地完成维修任务已迫在眉睫。数字孪生技术作为一种新兴技术,能够实时对物理实体进行虚拟化映射。因此引入数字孪生技术可以实现对装备的全流程智能化维修。为科学、规范地构建该模型,论文运用霍尔的三维结构理论对数字维修全流程进行描述,更为系统、直观地展现数字孪生技术实现装备维修保障的过程、内容及所需的知识技能,以期为提升装备维修保障能力、实现智能化维修提供参考。

武器装备系统数字孪生技术

介绍了数字孪生技术的起源及概念,分析了数字孪生系统与平行系统/仿真推演系统等区别,针对数字孪生在武器装备系统中的应用,进行了技术框架和应用框架设计,并提出了武器装备系统数字孪生在装备感知、模型构建、系统集成、评估预测、交互控制五大领域的关键技术,给出了武器装备系统数字孪生发展在理论及实践方面的启示,以期对武器装备系统中数字孪生技术的应用提供技术支撑。

面向化纤行业的物流装备数字孪生系统应用研究

针对当前化纤行业物流装备数字化程度低、装备协同作业易失败、复合作业效率低下、复杂装备故障率高、难以实时采集装备信息数据、难以有效掌握复杂装备生产作业过程、缺乏有效的远程运维手段等问题,通过融合新一代信息技术,建立车间装备的数字孪生系统,使装备生产作业过程可实时查询、控制与溯源,装备生产作业状态及趋势可实时感知、监测与预测,实现对化纤行业装备的数字化升级,并将该系统成功应用于某化纤纺织企业,验证了系统的实用性、可靠性与有效性。

新型电力系统背景下电力装备数字孪生技术架构及应用展望

数字化是新型电力系统的主要特征之一。加快传统电网向数字电网升级,依托数字孪生推动电网智能运行代表了目前电力行业发展的趋势。先从数字孪生的发展阶段入手,总结分析了数字孪生的基本特征。然后,详细介绍了数字孪生的通用框架,以及电力装备的数字孪生通用框架模型。指出目前电力装备数字孪生的技术难点在于基于模型驱动及基于数字驱动的模型建立等。其中,基于模型驱动的建模难点在于多物理场仿真及参数反演技术。详细介绍了数字孪生在电力装备行业中的已有应用,目前主要集中在模型框架的架构及技术路线研究。总体而言,数字孪生应用于电力装备行业尚处于初步探索阶段。

附着式升降脚手架智能化电控系统与数字孪生研究

近年,国内建筑工程项目广泛使用附着式升降脚手架替代普通的钢管脚手架及盘扣架。附着式升降脚手架的其中一个功能就是有电动提升功能,可随着建筑物的往上构筑,同步提升整个防护架体,从而实现工作面的全面防护要求。由于单栋建筑物外围结构长度由一般1百多米到几百米不等,需要布置多个升降机构机位,而如何同步控制这些机位实现架体的提升,实现远程数字孪生管理,智能化电控系统起到了非常重要的作用。

基于数字孪生的单兵作战系统设计研究

目的当前国际形势日益复杂严峻,大国之间军事竞争不断加剧,各国加速进行国防装备研发。信息技术飞速发展催生未来战场的信息化、智能化转变,亟需设计研发新型单兵作战系统以应对未来战场环境。为有效地提升单兵作战系统设计效率、解决传统单兵作战系统设计过程的问题,提出数字孪生驱动的单兵作战系统设计方法。方法基于文献研究和案例研究,总结归纳单兵作战系统设计过程和存在问题,提出数字孪生单兵作战系统设计模型,分析数字孪生单兵作战系统设计模型的组成要素,研究并呈现了几种数字孪生单兵作战系统设计关键技术。结论随着数字孪生技术日益成熟并得以广泛应用,将数字孪生技术应用于单兵作战系统设计过程具有可行性。数字孪生驱动的单兵作战系统设计过程丰富了国防装备设计研发的理论及方法,为新型单兵作战系统创新设计提供了新的路径。

基于转化过程数字孪生模型的装备数字化方法与实践

数字孪生对于产业界,尤其是装备制造业而言,其研究和应用正逐步受到广泛关注。本文重点从数字孪生的知识模型,数据获取途径和应用价值角度进行阐述,并聚焦到装备数字化领域介绍了基于转化过程数字孪生模型的方法,以及在数控机床领域的实践。基于转化过程的数字孪生模型有助于装备制造业及其应用系统中各个利益相关方,基于核心数据进行快速地迭代与提升,从而实现装备产业的正向科学性设计创新。

基于数字孪生的装甲装备故障与健康管理参数优化平台研究

针对故障预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)系统的可靠性和指标参数优化问题,提出五维数字孪生(digital twin,DT)模型和智能体方法对基于PHM系统的装甲装备保障进行仿真建模。为提高PHM系统的效率和精度,利用五维数字孪生模型驱动装甲装备的PHM系统,将物理实体与虚拟模型进行数据融合。使用智能体技术对DT模型中装甲装备的复杂系统结构和装甲装备的等待、训练以及维修等物理行为进行刻画。利用仿真实验验证了系统的有效性和合理性,综合装甲装备完好性、任务成功性等系统权衡指标优化了PHM系统整体指标参数。

数字孪生与机电一体化系统工程

数字孪生产生的背景及本质特征由美国国家基金委员会提出的信息物理融合系统(CPS)宣告工业数字化进入到新的发展阶段。然而,在后来的实践过程中,人们发现CPS这个概念尚属于科学范畴,在很多层面难以落地。随着人类社会数字化程度的逐渐加深,CPS概念难以构建真正的数字化装备。

电力变压器智能运维的数字孪生体构想

数字孪生技术是实现电力装备行业数字化转型、推动新型电力系统构建的关键技术。变压器作为重要的输变电装备,如何构建变压器数字孪生体,推进变压器数字化智能化发展成为关键问题。为此,该文首先概述数字孪生的内涵及其在电力系统的研究进展;其次,基于变压器运维服务需求提出变压器数字孪生系统架构,结合数字孪生体的成熟度进化过程,给出变压器智能运维的数字孪生体的实现构想,包括虚拟体刻画-感知互动-模型驱动的多场计算-数据驱动的状态分析-智慧共享5个阶段,针对每个阶段分析其实现的关键技术和方法;最后,展望变压器智能运维数字孪生体的实际应用,并对其实现过程中面临的挑战进行总结。

山区和边远灾区应急供水系统提水装备发展现状

为提升中国山区和边远地区应急供水保障能力,针对山区和边远灾区应急供水中“提水”环节所需的各套装备的国内外发展历程进行了论述,介绍了目前应急装备供水体系和主要工作原理,总结了水泵、车载系统及二次加压泵站等具体救援装备的发展现状:应急提水装备涉及多个泵产品,性能与国外差距逐渐缩小,产品性价比高、型号丰富,但受限于加工制造精度和成本要求,可靠性还有待提升;基于柴油机驱动的“机-泵-管”平台针对提水泵的运行、驱动动力源的运行稳定性及高效的运行过程,不断提高车架的疲劳强度、可靠性和轻量化,但受限于繁多的零件与复杂的布置,整机的优化还有所欠缺,悬置系统从单一目标优化过渡到多目标优化,改善了乘坐体验、车厢的振动;管道水击和管道泄漏监测都依赖于更加周全的算法和更高的求解精度,数字孪生是应急提水管网控制的趋势,依靠物联网、5G、大数据和云计算等新技术,完成从基础数据到数字化模拟,再到指挥调度和决策支持,实现由自动化、信息化、数字化到智慧化的升级,将大大提高应急救援的效率.

基于多源信息感知和光学图像处理的电力装备数字化运维技术研究

将数字孪生技术引入新型电力系统高端电力设备,依据其孪生模型进行现场运维模拟试验和大电流、高电压、多谐波载荷下的功能性响应分析。从机械振动、气体成分、光学视觉、电气参量四个传感维度分析了新型电力系统装备智能感知技术提升,并实现了现场运行参数与数字孪生模型数据之间的交互联动。另一方面,提出了支撑数字孪生多源感知技术的GPU算力拓展技术,可有效支撑10-5~103 s设备动态行为仿真监测,并提出了高端装备运行寿命评估策略。研究结果可为数字孪生技术应用于高端电力设备场景提供理论指导和技术参考,有效支撑“双高特征”为主的新型电力系统安全稳定运行。

虚实结合仿真在军事领域的应用综述

阐述了虚实结合仿真的概念与内涵。根据技术思路的不同,从数字孪生、LVC(live-virtual-constructive)仿真和平行系统3个领域总结了当前虚实结合仿真的发展现状和存在的问题,分析对比了3种方式的异同和优缺点,并阐述了其主要适用领域。针对目前军事训练、作战试验、装备研发、维修维护遇到的困难,以理论指导、案例对比、迁移运用的方式提出了基于虚实结合的解决方法。针对军事领域相关装备和试验的高保真性、保密性和安全性要求,提出了未来虚实结合仿真的发展方向。

数字孪生在航空发动机运行维护中的应用

随着多领域建模综合技术、新型信息技术的发展,数字孪生技术成为复杂装备系统运行维护领域的研究热点。航空发动机是典型的复杂装备系统,通过融合模型驱动和数据驱动的方法,构建航空发动机运维数字孪生体,可实现对物理发动机的精准监测、故障预测、性能和控制优化,为数字孪生技术在航空发动机全生命周期的应用提供参考。