数字孪生的技术架构主要包括五个关键部分:物理实体、数据采集与传输、数据处理与存储、数字孪生模型、应用服务与交互4。物理实体:是数字孪生的对象,可以是设备、生产线、建筑物、城市等任何物理存在的实体或系统。数据采集与传输:通过传感器、物联网设备等采集物理实体的实时数据,并通过 5G、Wi-Fi 等网络技术将数据传输到数字孪生系统中。这是实现数字孪生与物理实体实时同步的基础4。数据处理与存储:对采集到的数据进行清洗、转换、分析和存储,为数字孪生模型提供高质量的数据支持。这部分通常基于云计算、边缘计算和大数据技术实现25。数字孪生模型:是数字孪生的HX,包括几何模型、物理模型、行为模型和规则模型等。这些模型通过数学建模、仿真模拟等技术构建,能够准确反映物理实体的特性和行为2。应用服务与交互:基于数字孪生模型提供各种应用服务,如实时监控、预测分析、优化决策等,并通过可视化界面、AR/VR 等技术实现用户与数字孪生的交互97。象型数智的数字孪生模型可模拟产品全生命周期状态,为设计优化提供数据支撑。合肥云计算数字孪生24小时服务

标准化是推动数字孪生技术发展和应用的重要基础。近年来,国内外在数字孪生标准化方面取得了一系列进展。以下是国内外数字孪生标准化的主要进展:国际标准化进展:ISO 标准:国际标准化组织(ISO)正在积极推动数字孪生国际标准的制定。ISO/TC 28/SC 41 负责数字孪生相关标准的制定工作,目前正在制定的标准包括 ISO/DTR 23247-100《自动化系统和集成 数字孪生框架 第 100 部分:制造》等65。IEC 标准:国际电工委员会(IEC)也在积极推动数字孪生相关标准的制定。IEC/SC 65A 负责工业过程测量、控制和自动化领域的数字孪生标准制定工作,目前正在制定的标准包括 IEC 62714《工业过程测量、控制和自动化 数字孪生》系列标准65。ITU 标准:国际电信联盟(ITU)也在积极推动数字孪生相关标准的制定。ITU-T Study Group 20 负责物联网、数字孪生和智能可持续城市及社区的标准制定工作,研究周期为 2025-2028 年64。IDTA 标准:工业数字孪生协会(IDTA)是一个致力于推动数字孪生标准化和互操作性的国际组织。该协会发布了一系列数字孪生标准和指南,如《资产行政外壳(AAS)标准》等,为数字孪生的标准化和互操作性提供了参考63。杭州大数据数字孪生可视化数字模型动态更新,随物理实体变化自动调整,确保虚实同步。

数智孪生能够通过实时传感器数据(IoT)和先进的3D建模技术,精确镜像物理实体的状态与行为。不同于传统的静态数字化系统,数智孪生实现了动态的、高精度的物理世界虚拟映射。 它能够持续监测机械设备的运行状态,根据数据实时更新虚拟模型,确保信息与物理实体同步。虚实映射,智造未来-数字孪生赋能智能制造新范式此外,通过支持多物理场耦合仿真(如机械应力、热力学、电磁场),孪生系统可以帮助企业精确预测设备在极端条件下的响应行为。例如航空航天领域利用多场耦合进行材料分析,提高零件耐久性能。
云计算与边缘计算为数字孪生提供了强大的计算和存储支持,以及实时交互能力。云计算可以实现大规模的数据存储和计算,满足数字孪生对数据处理和分析的需求。边缘计算则可以在靠近物理实体的地方进行数据处理和分析,减少数据传输延迟,提高数字孪生的实时性。例如在智能交通中,边缘计算可以实时处理交通摄像头采集到的图像数据,进行车辆识别、流量统计等,为交通管理提供及时的决策支持。
数字孪生可以优化生产线,减少设备停机时间。例如宝马集团用数字孪生优化生产线,将设备停机时间减少 50%。富士康 “黑灯工厂” 通过虚拟调试缩短 60% 设备部署周期。数字孪生还可以实现数字线程,打通设计 - 生产 - 运维全流程,并且结合 AR 实现远程设备维护,如 PTC 的 Vuforia 平台。 象型数智的数字孪生技术与 VR 深度融合,为工程培训提供沉浸式实操体验平台。

城市级数字孪生系统的构建需要多源数据融合技术支撑。新加坡"虚拟新加坡"项目整合了20个zf部门的GIS数据、8万个智能电表读数及1500路交通摄像头信息,构建了涵盖建筑能耗、人流密度等138项指标的动态城市模型。在杭州亚运会筹备期间,主办方利用数字孪生技术模拟了10万人流疏散场景,通过调整28处出入口布局使疏散效率提升19%。此类系统面临的挑战在于数据标准化问题,目前IEEE 2806标准正试图统一不同厂商的BIM、CIM数据接口格式。据ABI Research预测,到2027年全球将有35%的百万人口级城市部署数字孪生管理平台。象型数智在矿山领域的数字孪生应用,兼顾安全生产与资源合理开发利用。房地产数字孪生应用领域
融合知识自动化与机器学习,优化生产参数,实现绿色高效制造。合肥云计算数字孪生24小时服务
生产过程优化:数字孪生在生产过程优化中发挥着重要作用。通过建立生产线的数字孪生模型,企业可以在虚拟环境中模拟和优化生产流程,提前发现潜在问题,优化生产参数,提高生产效率1。例如,宝马集团采用数字孪生技术优化生产线,将设备停机时间减少 50%;富士康的 "黑灯工厂" 通过虚拟调试,将设备部署周期缩短 60%1。在生产过程中,数字孪生可以实时监控生产状态,自动调整生产参数,确保生产过程的稳定性和一致性1。
质量控制与检测:数字孪生可以实现对产品质量的实时监控和预测。通过建立产品的数字孪生模型,企业可以在生产过程中实时采集关键质量数据,与数字孪生模型进行比对分析,及时发现质量问题并进行调整,提高产品质量38。例如,在波音 787 机翼制造中,通过数字孪生技术,将机翼蒙皮成型工艺的试错成本从 2.3 亿美元降至 480 万美元;商飞 C919 垂尾制造中,数字孪生系统实现全流程数字化闭环,将尺寸合格率从 89% 提升至 99.6%38。 合肥云计算数字孪生24小时服务