概述
数字线程是指可扩展、可配置和组件化的企业级分析通信框架。基于该框架 可以构建覆盖系统生命周期与价值链全部环节的跨层次、跨尺度、多视图模型的集成视图,进而以统一模型驱动系统生存期活动,为决策者提供支持。
数字线程技术是数字孪生技术体系中最为关键的核心技术,能够屏蔽不同类型数据、模型格式,支撑全类数据和模型快速流转和无缝集成,主要包括正向数字线程技术和逆向数字线程技术两大类型。
正向数字线程技术
正向数字线程技术以基于模型的系统工程(MBSE)为代表,在用户需 求阶段就基于统一建模语言(UML)定义好各类数据和模型规范,为后期全量数据 和模型在全生命周期集成融合提供基础支撑。当前,基于模型的系统工程技术正加 快与工业互联网平台集成融合,未来有望构建 “工业互联网平台 +MBSE” 的技术体 系。如达索已经将 MBSE工具迁移至 3DEXPERIENCE 平台,一方面基于 MBSE 工 具统一异构模型语法语义,另一方面又可以与平台采集的 IOT 数据相结合,充分释放数据与模型集成融合的应用价值。
逆向数字线程技术
逆向数字线程技术以管理壳技术为代表,依托多类工程集成标准,对已经构建完成的数据或模型,基于统一的语义规范进行识别、定义、验证,并开发统一的接口支撑进行数据和信息交互,从而促进多源异构模型之间的互操作。管理壳技术通过高度标准化、模块化方式定义了全量数据、模型集成融合的理论方法论,未来有望实现全域信息的互通和互操作。中科院沈自所构建跨汽车、冶金铸造、3C、光伏 设备、装备制造、化工和机器人七大行业的管理壳平台工具,规范定义元模型等标准, 可支撑进行模型统一管理、业务逻辑建模及业务模型功能测试。
解释
MBSE
“MBSE”是“基于模型的系统工程”的英文“Model-Based Systems Engineering”的首字母缩写。从字面意思能看出MBSE这个概念有三个核心的概念“系统”、“系统工程”、“基于模型”。我们从“国际系统工程协会”(INCOSE)的出版物“系统工程手册”中摘录上面三个概念的定义如下:
系统(System): 系统是相互作用的多个部分组成的为完成特定目的的一个整体。从这个基本概念看,这个世界上很多东西都可以称为“系统”。但是工程技术人员的研究领域中,这个“系统”主要是指软、硬件组成的产品、平台等。这个“系统”也包括其中的流程、人员、信息、技术和设施等。至于纯“人”的社会系统则不是这个技术研究的范围。
系统工程 (SE,Systems Engineering): 系统工程是一种使系统能够成功实现的跨学科的方法和手段。“系 统工程”工作包括:在“系统”开发周期的早期阶段定义客户需求及功能,并文档化。然后进行设计综合和系统确认,同时考虑整个系统各方面的问题,包括系统运行、成本、进度、性能、培训、支持、试验、制造和销毁等。这里的“系统工程”简单说指的是产品研发过程的技术方法。
基于模型的系统工程”(MBSE): 支持以概念设计阶段开始,并持续贯穿于开发和后期的生命周期阶段的系统需求,设计、分析、验证和确认活动的正规化建模应用。
用通俗一点语言解释的话,MBSE就是开发一个产品平台的时候,把产品、平台研发中涉及到的各个方面用“计算机数据模型”方式建立起来,形成一个统一的“系统模型”。
管理壳
工业4.0(I4.0)是在信息和通信技术的协助下,工业设备和流程实现智能联网。随着技术的发展,此前僵化和严格定义的价值链将逐步被灵活、动态且全球化的价值网络以及新的合作形式所取代。为了更好的表述资产及其关联的物联网信息,I4.0提出了资产管理壳(AAS)的理念,AAS有助于实现I4.0的数字孪生场景,并在不同供应商的解决方案之间实现更好的协同并建立互操作性。
德国提出的管理壳,从“资产”入手。这里的资产都是围绕着工业4.0组件的智能特性而来,所有有望被“连接”的,都可以看成是资产。因此,这里的“资产”不仅仅是指设备和物料,也包括CAD模型、电气图,甚至包括合同、订单。所以德国工业4.0平台的资产管理壳AAS(Asset Administration Shell),可以用来指代任何参与智能制造流程的事物。如果说物联网的口号是“万物互联”的话,那么在德国工业4.0的世界中,就变成了“万物有壳”。
资产管理壳(Asset Administration Shell: AAS)是一个(组)资产的数字表示。AAS由许多子模型组成,可以描述特定资产的所有信息和功能,包括其特征、特性、属性、状态、参数、测量数据和能力。AAS允许使用不同的通信渠道和协作方式,使资产和相互关联的、分布式的、数字化的场景之间的建立联系。
以上参考:
数字孪生产业技术白皮书
工业数字孪生白皮书
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