在本视频中,我们将讨论什么是数字双胞胎,为什么要使用数字双胞胎,以及如何创建它们。
数字孪生兄弟被定义为实际运行中实物资产的最新表示。让我们用一个例子来理解这意味着什么。假设我们在不同位置有井场,在那里我们操作多个泵从地面提取石油和天然气。在数字孪生模型的定义中,我们所指的资产可能是系统的一个组件,例如泵的阀门,也可能是系统、泵本身,或者可以是一个系统组合系统,它将是一个有多个泵的井场。在这里,我们假设我们的资产是泵。可以通过创建一个模型来更新泵的最新表示,该模型将使用泵的传入数据来表示其当前状态。在我们了解如何使用不同类型的模型创建数字双胞胎之前,让我们先谈谈数字双胞胎给您带来的好处。
我们说每个井场都有多台泵在运行。我们知道这些泵包含阀门、密封件、柱塞等部件,这些部件非常昂贵。因此,我们希望通过提前预测故障来预防故障,这反过来将帮助我们减少停机时间。我们可能还想确定此系统中出现的故障,并深入了解哪些部件可能需要维修或更换。这也将帮助我们更好地管理库存。所有泵可能具有类似的功能;它们甚至可以由同一制造商生产。但不同的操作条件将影响这些泵的工作效率。我们希望能够监控整个车队,模拟未来的情况,并与旨在提高车队整体效率的目标进行比较。这将有助于我们进行运营规划。
既然我们已经讨论了什么是数字孪生兄弟以及为什么要使用它,那么让我们讨论一下如何创建它。我们需要使用的建模方法实际上取决于我们对数字孪生儿的预期用途。例如,如果我们想预测泵的剩余使用寿命以优化维护计划,那么我们可以使用数据驱动模型。我们对泵数据类型的了解将决定我们将使用哪个模型。例如,如果我们没有车队的完整历史记录,但知道安全阈值,那么我们可以使用退化模型来估计泵的剩余使用寿命。使用不同传感器(如压力、流量和振动)测量的泵数据,不断更新该退化模型。如果我们对数字孪生兄弟的预期用途不同,比如我们想模拟未来的场景,并监控舰队在这些场景下的行为,那么我们可以使用基于物理的建模。一个例子是像这样的物理模型,它是通过将机械和液压部件连接在一起创建的。该模型由来自泵的数据输入,其参数根据输入的数据进行估计和调整,以使该模型保持最新。使用该模型,可以注入不同类型的故障,并模拟不同故障条件下泵的行为。同样,卡尔曼滤波器也可以用作数字孪生滤波器,它可以将泵的退化建模为一种状态,并定期更新该状态以表示泵的当前状态。这些是如何创建数字孪生兄弟的一些示例。根据预期用途,数字孪生兄弟也可以是这些型号的组合。
现在您已经知道如何创建数字双胞胎,您可能想知道我们需要为车队创建多少个数字双胞胎。对于每一项资产,我们都需要创建一个独特的数字孪生兄弟。这意味着,对于不同井场的每台泵,我们需要创建一个独特的数字孪生模型,该模型已使用特定的泵参数进行初始化。根据预期用途,泵可能有多个数字孪生。例如,如果你想进行故障预测和故障分类,那么你需要创建不同的模型来满足这些不同的目的。
所有这些数字孪生兄弟都通过物联网进行连接,并共享信息。数字孪生兄弟的一个重要特征是它能捕捉到真实资产的历史。前面我们提到,数字孪生模型正在定期更新,以代表其实际资产的当前状态。随着时间的推移,这些过去的状态成为资产的历史。这段历史中包含的信息类型可能会因我们如何使用数字孪生以及在当前状态下捕获的信息而有所不同。例如,如果我们使用数字双胞胎进行故障分类,则每个数字双胞胎捕获的历史可以是来自特定泵及其健康和故障状态的操作数据。未来,可以将一台泵的运行数据与这些数字双历史进行比较,以了解其他泵在类似故障下的行为,以及它如何影响机组的效率。
能够使用数字孪生兄弟监控整个车队,在规划运营活动和改进维护策略方面也带来了其他优势。想象一种情况,其中一个泵预计很快就会发生故障。使用数字孪生兄弟,您可以评估这将如何影响车队的效率以及对您的成本。根据此分析,您可以订购更换件并以次优状态运行泵,直到获得新零件。或者您可以支付更多运费,并立即获得部件以尽快安排维护。
数字孪生兄弟可以帮助您了解其资产的历史,也可以帮助您规划未来。您可以使用数字孪生模型模拟数百种未来场景,以了解天气、车队规模或不同操作条件等特定因素如何影响性能。这将帮助您管理资产并优化操作,方法是提前通知维护人员预期的故障,以便他们可以计划未来的维修和更换。
总之,数字孪生兄弟是对运营中资产的最新表示。从资产和环境中捕获的数据定期发送给数字孪生兄弟,该孪生兄弟正在使用此数据进行更新并调整为其真实资产。每个单独的资产都有一个独特的数字孪生兄弟,它还可以捕获其真实资产的历史。我们创建数字孪生兄弟所需的建模方法是由我们的预期用途决定的。通过使用数字双胞胎,您可以提前预测故障并减少停机时间,更好地管理备件库存,监控和管理您的车队,进行假设分析,以及优化运营。
在这个视频下面,你还将找到其他产品,你可以用来设计制作数字双胞胎的模型。