數字孿生仿真的案例
數字孿生之操作系統、算法、仿真模擬解析
目錄
數字孿生之操作系統、算法、仿真模擬解析
（一）數字孿生系統介紹
1-1 數字孿生系統組成
1-2 數字孿生的三個核心要素
（二）數字孿生計算機操作系統
2-1 數字孿生對操作系統有什么要求
2-2 數字孿生系統的實時性、低延遲
2-3 支持數字孿生的操作系統
（三）建模和算法，及仿真軟件
3-1對物理實體建模的關鍵數據來源
3-2 數字孿生主要環節涉及的計算
3-3 數字孿生如何通過算法，創建模型
3-4 數值模擬的常用算法
3-5 建模與仿真軟件工具
3-6對數據過程分析或控制的軟件工具
3-7 數字孿生的仿真模擬計算，對時間要求
3-8 通過仿真模擬/建模，怎么去改變物理實體
3-9 如果仿真模擬計算量太大，怎么加速？
展開 基于仿真的數字孿生系統構建與應用
?基于數據+模型的設備智能運維
結合工業物聯網平臺，實現運行數據、數字孿生模型在同一平臺的交互融合，通過對設備運行數據及數字孿生仿真進行大數據分析，進行預測性分析、規范性分析、運行優化分析，幫助企業實現智能運維、新產品迭代升級等增值服務。基于數據+模型的設備智能運維，以虛擬傳感器的形式更全面地獲取產品狀態數據，能夠更及時地評估產品狀態和故障定位，實現傳統數據分析的飛躍。
技術服務
?數字孿生模型構建
? 建模規范構建
? 多學科系統建模
? 有限元模型降階
? 異構模型集成
? 模型修正與更新
? 虛實交互接口開發
? 模型實時化
?數字孿生應用開發
? 系統指標分解與驗證
? 產品系統性能優化
? 產品故障注入仿真
? 產品虛擬試驗驗證
? 產品狀態監測與健康管理
? 產品全流程研發平臺開發與集成
系列專題
更多關于數字孿生詳細技術以及在具體工程實踐中的應用案例的介紹，敬請關注我司的數字孿生專題。
?概述-基于仿真的數字孿生系統構建與應用
?關鍵技術-機電產品多學科建模與集成
?關鍵技術-三維有限元模型降階與集成
?關鍵技術-復雜模型實時化
?關鍵技術-數字孿生模型的關聯與追溯
?關鍵技術-物理產品與數字模型的虛實交互
?典型應用-系統指標分解與驗證
?典型應用-機電產品設計驗證與優化
?典型應用-機電產品虛擬試驗
?典型應用-機電產品智能運維
展開 eDT芯課程 | 電子數字孿生云平臺，加速變革物理AI系統創新進程
電子數字孿生（eDT）技術對于開發復雜的、人工智能驅動的軟件定義產品至關重要。4月，新思科技芯課程將推出系列eDT主題，共4講，該系列內容將探究新思科技電子數字孿生平臺如何將數字孿生技術提升到一個全新的水平，變革開發者及合作伙伴在物理硬件就緒之前協作和創新的方式；在DEMO部分還會介紹汽車行業使用電子數字孿生平臺進行多ECU聯合仿真的案例，直觀的展示平臺的交互方式，運行環境和操作流程。歡迎了解并預約更多系列課程：
1. 4/10: 電子數字孿生云平臺，加速變革物理AI系統創新進程
2. 4/17: 突破仿真性能極限： VNE賦能汽車數字孿生與軟件創新加速
3. 4/24: Silver創新型POSIX OS控制器虛擬化技術，使能SDV全域仿真測試
4. 5/8: 基于虛擬ECU實現故障注入，助力功能安全測試
講師簡介：
吳文波 | 新思科技高級應用工程師
從事多年數字孿生仿真測試工作，行業資深技術專家，現負責新思科技Silver，VDK，TPT等工具的支持。。
課程時間：
2026.04.10（周五），14:00-15:00
歡迎掃碼進入課程報名入口，了解更多AI系列芯課程！
展開 討論有獎 | 數字孿生發展如何，有什么實際應用？
數字孿生，英文名叫Digital Twin（數字雙胞胎），也被稱為數字映射、數字鏡像。
是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。
如今數字孿生這個詞越來越被大眾所知曉，不少互聯網公司、工業軟件公司紛紛參與其中，如MATLAB的Simulink、ANSYS的TwinBuilder、微軟Azure、達索3D Experience等。
本周討論話題：數字孿生和仿真有什么區別？它如今發展如何，有什么實際的應用嗎？
在評論區留下你的聲音，我們將在12月16日隨機從評論中選取五名用戶（點贊數越高幾率越大）分別送出技術鄰定制鑰匙扣、技術鄰VIP月卡、20元視頻優惠券、10元視頻優惠券、500金幣，參與活動的每人均可獲得100金幣。
展開 
經緯恒潤高級別智能駕駛業務新產品系列之數字孿生系統
數字看板上顯示的數據內容和圖表形式，以及整個數據看板的布局，支持用戶按照自己喜好進行修改并保存。
數據服務
數據服務模塊負責對接 TOS、ECS、任務調度系統等信息物理系統，根據通訊協議接收并解析數據，然后對數據進行處理，發送三維可視化和數據看板模塊進行顯示，同時將接收到的數據記錄到數據庫，并在回放時讀取這些數據進行回放分析。
數字孿生系統模擬不同氣象條件下的系統場景
▎ 系統特點
場景逼真度和精度提升。數字孿生系統對碼頭場景進行了高逼真度三維建模，保證了畫面高逼真度和運行的流暢性，以及場景三維模型的準確性和精度。
場景中動態實體類型增多。更多的動態實體和數據，包括場橋、岸橋、HAV、內集卡、正面吊、集裝箱、道閘、紅綠燈、工作人員等等，能夠更精準的反應碼頭生產現場的作業狀態。
遠程訪問。數字孿生系統采用 B/S 架構，支持用戶通過瀏覽器訪問，同時具備多用戶功能，允許多用戶同時仿真數字孿生服務器。
▎ 應用案例
經緯恒潤數字孿生系統已在日照港、龍拱港集裝箱碼頭布局應用，為客戶監控集裝箱碼頭生產運營狀態提供了一個直觀便捷的手段。未來，數字孿生系統還會擴展到礦山、園區自動駕駛等場景，為更多的行業客戶創造價值。科技發展日新月異，經緯恒潤將繼續堅持自主創新，為客戶提供更高質量、更好體驗、更具有市場競爭力的產品和服務，為實現客戶場景數字化、自動化、智能化目標而努力！
展開 直升機動力系統的數字孿生體
通過臺架測量到的測量值可以用作數字孿生體的輸入。如前文所述，變槳桿和旋轉剪這兩個旋轉部件的載荷在飛行過程中無法測量，但現在可以借由數字孿生體仿真計算。之后可再與試驗臺的試驗結果進行比較。
圖4. 主旋翼臺架
4.2 傾斜盤的多體仿真
對于傾斜盤的數字孿生模型來說，需要考慮的首先是傾斜盤本身的靈活性，另外還有傾斜盤之間的雙排滾珠軸承（如圖5所示）。兩者的變形都會為主旋翼的載荷產生影響。
圖5. 傾斜盤側面透視圖
傾斜盤組件模型的完整示意圖如圖6所示。在這張圖中，模型呈現在一個徑向平面上，由以下元素組成：
-固定傾斜盤的超單元（黃色）：這個超單元反映了固定傾斜盤臂的靈活性
-旋轉傾斜盤的超單元（紫色）：軸承外圈是這個超單元的一部分
-被稱為“固定上部傾斜盤”（藍色）的剛體：通過鉸鏈關節與固定傾斜盤的超單元連接。
-剛性內環（綠色）與固定上部傾斜盤滑動連接。
-彈簧元件（紅色）。在每個滾珠的右側，一個彈簧連接外圈座圈的中心到內圈座圈的中心，表示滾珠和座圈之間的接觸剛度。
-連接到外圈（橙色）的剛性元件，將傾斜盤超單元的節點連接到外圈座圈的中心。
圖6. 傾斜盤組件模型圖
圖7是傾斜盤模型的全局視圖。右下角藍色框內放大了圓環中心之間的彈簧。
圖7. 傾斜盤模型全局視圖
4.3 結果和模型驗證
圖8展示了在給定的仿真時間內，數字孿生模型相關零件的位移量。
圖8. 主旋翼位移量
對主旋翼系統進行臺架試驗，并與數字孿生系統的仿真結果進行比較。
展開 十問“數字孿生”（一）
（4）服務/功能維度 一類觀點認為數字孿生是仿真，是虛擬驗證，或是可視化，這類認識主要是從功能需求的角度，對數字孿生可支持的部分功能/服務進行了解讀。目前，數字孿生已在不同行業不同領域得到應用，基于模型和數據雙驅動，數字孿生不僅在仿真、虛擬驗證和可視化等方面體現其應用價值，還可針對不同的對象和需求，在產品設計、運行監測、能耗優化、智能管控、故障預測與診斷、設備健康管理、循環與再利用等方面提供相應的功能與服務。由此可見，數字孿生的服務/功能呈現多元化。
（5）物理維度 一類觀點認為數字孿生僅是物理實體的數字化表達或虛體，其概念范疇不包括物理實體。實踐與應用表明，物理實體對象是數字孿生的重要組成部分，數字孿生的模型、數據、功能/服務與物理實體對象是密不可分的。數字孿生模型因物理實體對象而異、數據因物理實體特征而異、功能/服務因物理實體需求而異。此外，信息物理交互是數字孿生區別于其他概念的重要特征之一，若數字孿生概念范疇不包括物理實體，則交互缺乏對象。
綜上所述，當前對數字孿生存在多種不同認識和理解，目前尚未形成統一共識的定義，但物理實體、虛擬模型、數據、連接、服務是數字孿生的核心要素。不同階段（如產品的不同階段）的數字孿生呈現出不同的特點，對數字孿生的認識與實踐離不開具體對象、具體應用與具體需求。從應用和解決實際需求的角度出發，實際應用過程中不一定要求所建立的“數字孿生”具備所有理想特征，能滿足用戶的具體需要即可。
表1 數字孿生理想特征
02、誰在關注數字孿生？
展開 干貨 | 聯合仿真在數字樣機建設中的應用與數字孿生介紹
在眾多新技術中，數字孿生作為一種極具發展潛力與應用價值的新技術，受到各方青睞。目前，各大公司與研究機構都基于自身技術特點開發出了自己的數字孿生解決方案，并涌現出大量數字孿生概念驗證項目。
ANSYS公司作為商業仿真軟件領域的領軍者，開發出了基于仿真的數字孿生解決方案。基于該方案的各類概念驗證項目，均顯示出了極大的商業價值與技術潛力，成為最高級數據分析手段之一。對數字孿生技術的應用，可為重資產運營企業帶來巨大的經濟效益，使其在第四次工業革命的大潮中站穩腳跟。
ANSYS的數字孿生解決方案，可實現基于ANSYS強大的仿真軟件建立產品數字樣機。在此基礎上，將數字樣機的仿真邊界條件與真實產品上安裝的傳感器數據連接，從而實現物理產品在虛擬世界中的映射，即：在真實產品的運行過程中，虛擬世界中同樣存在一個虛擬產品在以同樣的工作狀態運行。
本次研討會主要內容包括：
1、 介紹采用各類聯合仿真技術，建立產品數字樣機的方法
2、 介紹建立數字樣機的關鍵技術。
3、 介紹ANSYS數字孿生技術。
報名方式
手機端請掃描二維碼報名
或者點擊報名：http://event.31huiyi.com/1727649807/index?c=jishulink
展開 報名開啟丨ATCx Digital Twin：數字孿生技術會議，從概念到現實
Altair 數字孿生技術會議
全球線上直播會議
10月17日（周四）丨北京時間16:00開始
本次線上會議將重點介紹專家們如何通過仿真、人工智能（AI）和數據分析技術的融合來推動產品設計的發展，會議內容將涵蓋科技、汽車和航空航天等行業。
會議將邀請全球領先的門窗產品系統開發商和制造商蓋澤工業GEZE開發團隊負責人、LG電子執行技術負責人、凱斯紐荷蘭工業集團CNH Industrial 仿真設計分析工程師、飛利浦研發總監等眾多全球知名企業線上分享他們如何利用數字孿生技術推動設計仿真工作，如何結合AI賦能其設計開發，推動產品研發，縮短上市時間。
會議時間：2024年10月17日（周四）16:00 開始
會議形式：線上直播
會議語言：英語（免費提供中文同聲傳譯）
點擊圖片預約直播↓↓↓
溫馨提示：因服務器地域問題，掃碼后需等待5秒，請耐心等待自動跳轉至報名頁哦~
會議亮點
在本次線上會議中，您將了解到：
01 全球領先企業負責人分享數字孿生技術與AI結合的最佳實踐
本次會議邀請全球領先的門窗產品系統開發商和制造商蓋澤工業GEZE開發團隊負責人、LG電子執行技術負責人、凱斯紐荷蘭工業集團CNH Industrial仿真設計分析工程師、飛利浦研發總監等眾多全球知名企業分享他們如何利用數字孿生技術推動設計仿真工作，如何結合AI賦能設計開發，推動產品研發，加速上市時間。
02 多個細化分論壇，詳細剖析數字孿生應用場景
本次會議設置了“產品設計與開發”階段以及“業務”階段的數字孿生分論壇，按照產品流程進行階段細分，更加詳細地剖析了不同階段數字孿生技術的最佳應用場景。
展開 ANSYS數字孿生解決方案以及聯合仿真在數字樣機建設中的應用
在眾多新技術中，數字孿生作為一種極具發展潛力與應用價值的新技術，受到各方青睞。目前，各大公司與研究機構都基于自身技術特點開發出了自己的數字孿生解決方案，并涌現出大量數字孿生概念驗證項目。
ANSYS公司作為商業仿真軟件領域的領軍者，開發出了基于仿真的數字孿生解決方案。基于該方案的各類概念驗證項目，均顯示出了極大的商業價值與技術潛力，成為最高級數據分析手段之一。對數字孿生技術的應用，可為重資產運營企業帶來巨大的經濟效益，使其在第四次工業革命的大潮中站穩腳跟。
ANSYS的數字孿生解決方案，可實現基于ANSYS強大的仿真軟件建立產品數字樣機。在此基礎上，將數字樣機的仿真邊界條件與真實產品上安裝的傳感器數據連接，從而實現物理產品在虛擬世界中的映射，即：在真實產品的運行過程中，虛擬世界中同樣存在一個虛擬產品在以同樣的工作狀態運行。
本次研討會主要內容包括：
1、 介紹采用各類聯合仿真技術，建立產品數字樣機的方法
2、 介紹建立數字樣機的關鍵技術。
3、 介紹ANSYS數字孿生技術。
報名方式
手機端請掃描二維碼報名
或者點擊報名：http://event.31huiyi.com/1728144044/index?c=jishulink
展開 智能制造的核心技術之數字孿生（二）
仿真興起于工業領域，作為必不可少的重要技術，已經被世界上眾多企業廣泛應用到工業各個領域中，是推動工業技術快速發展的核心技術，是工業3.0時代最重要的技術之一，在產品優化和創新活動中扮演不可或缺的角色。近年來，在工業4.0、智能制造等新一輪工業革命的興起，新技術與傳統制造的結合催生了大量新型應用，工程仿真軟件也開始與這些先進技術結合，在研發設計、生產制造、試驗運維等各環節發揮更重要的作用。
隨著仿真技術的發展，這種技術被越來越多的領域所采納，逐漸發展出更多類型的仿真技術和軟件。
針對數字孿生緊密相關的工業制造場景，我們梳理其中所涉及的仿真技術如下（圖6）：
（1）產品仿真，如系統仿真、多體仿真、物理場仿真、虛擬實驗等；
（2）制造仿真，如工藝仿真、裝配仿真、數控加工仿真等；
（3）生產仿真，如離散制造工廠仿真、流程制造仿真等。
（a）飛機氣動仿真
（b）工廠仿真
圖6 制造場景下的仿真示例
數字孿生是仿真應用新巔峰。在數字孿生的成熟度的每個階段，仿真都在扮演著不可或缺的角色：“數化”的核心技術——建模總是和仿真聯系在一起，或是仿真的一部分；“互動”是半實物仿真中司空見慣的場景；“先知”的核心技術本色就是仿真；很多學者將“先覺”中的核心技術——工業大數據視為一種新的仿真范式；“共智”需要通過不同孿生體之間的多種學科耦合仿真才能讓思想碰撞，才能產生智慧的火花。數字孿生也因為仿真在不同成熟度階段中無處不在而成為智能化和智慧化的源泉與核心。
3）數字線程
一個與數字孿生緊密聯系在一起的概念是數字線程（digital thread）。
展開 
仿真創新：從系統仿真到自主車輛到數字孿生
仿真創新：從系統仿真到自主車輛到數字孿生：http://www.ansys-blog.com/paris-systems-simulation/
視頻 | 船舶結構分析：結合模擬和測試數據實現真正的數字孿生（附免費下載）
這些諸多問題，本次為大家準備了西門子官方視頻《船舶結構分析：為真正的數字孿生融合仿真和測試》。幫助大家了解和解決~
憑借本視頻可以了解如何將測試數據與結構仿真相結合，從而創建經過驗證、可靠且準確的數字孿生，從而幫助預測船舶的結構完整性。
觀看該視頻可以解決以下問題：
如何將船舶結構建模與仿真一體化呢？
如何確保船舶結構的完整性？
結構分析如何在組件和整船結構級別應用于海船設計？
如何通過測試數據確保初始模型可靠？
如何在船舶物理測試過程中克服實際限制？
如何在海上構筑物分析中將模擬和測試結合起來，實現真正的數字孿生？
如何在結構設計工程的背景下使用模擬和測試？
測試在海洋工業結構性能工程中的作用是什么？
如何激勵一艘船？都有哪些激勵力？
不同的激勵力，他會帶來不同的振動模式和共振頻率嗎？
如何從漂浮在海洋上的船上得到共振頻率，阻尼值和模態？
測試和模擬互相如何協作？它們對結構設計重要嗎？是如何應用的？
如何解決噪聲傳播的問題？噪聲如何傳播，甚至它如何在船體周圍輻射或散射？
什么是結構噪聲？哪些模式將被激勵？哪些傳遞路徑對于潛在的阻尼或改變設計至關重要？
??視頻免費領取，點擊下方鏈接??
https://s.jishulink.com/aaRHd8
??視頻領取福利一：快速觀看
看視頻比較消耗時間還不知道內容是否有用？我們為大家準備了"快速觀看通道"
快速觀看通道有：
視頻圖文版
、
答疑環節文字版
、
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、
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讓您快速領略其視頻核心內容，還節省您的時間！
展開 六級數字孿生成熟度模型：您的數字孿生成熟了嗎？
通過對上述各類數字孿生研究和應用進行共性分析發現，物理實體、數字孿生模型和兩者間的連接與交互組成了數字孿生的“最小概念”。在此基礎上，基于作者團隊前期提出的數字孿生五維模型，從物理實體（PE）、數字孿生模型（DM）、數字孿生數據（DD）、連接交互（CI）和功能服務（FS）五個維度出發，根據連接交互方式與自動化程度的不同，以數字孿生所能提供的功能服務為主線，將數字孿生分為六個成熟度等級，如圖1所示。其中，物理空間中的物理實體與信息空間中的數字孿生模型通過兩者間的連接進行交互，數字孿生數據則蘊含數字孿生的所有信息，貫穿當前-未來、物理空間-信息空間、物理實體-數字孿生模型-連接交互-功能服務。此外，圖1中的物理實體、數字孿生模型、數字孿生數據、連接交互和功能服務在數字孿生的各成熟度等級具有不同等級的能力程度，但由于圖片的信息容量有限，圖1沒有對其進行詳細展開和具體描述，該部分內容將在第三章進行展開。
圖1 數字孿生成熟度等級
2.1 零級（L0）：以虛仿實
以虛仿實指利用數字孿生模型對物理實體描述和刻畫，具有該能力的數字孿生處于其成熟度等級的第零等級（L0），滿足此要求的實踐和應用可歸入廣義數字孿生的概念范疇。在該等級，數字孿生模型從幾何、物理、行為和規則某個或多個維度對物理實體單方面或多方面的屬性和特征進行描述，從而能夠在一定程度上代替物理實體進行仿真分析或實驗驗證，但數字孿生模型與物理實體之間無法通過直接的數據交換實現實時交互，主要依賴人的介入實現間接的虛實交互，包括對物理實體的控制和對數字孿生模型的控制與更新等。
2.2 一級（L1）：以虛映實
以虛映實指利用數字孿生模型實時復現物理實體的實時狀態和變化過程，具有該能力的數字孿生處于其成熟度等級的第一等級（L1）。
展開 細說數字孿生：企業數字化未來之門
對于不同現實對象，其數字孿生模型構建的側重點和用途不盡相同；對于企業組織、城市等實體數字孿生，則更強調對廣域數據的聚合融通，著力于通過模擬仿真來優化全局決策、加強協同，這一用途也越來越得到企業管理者和政府的重視。
03、數字孿生關鍵技術的發展
數字孿生的技術實現依賴于諸多新技術的發展和高度集成以及跨學科知識的綜合應用，不僅是一個復雜的、協同的系統工程，涉及的關鍵技術方法還包括建模、大數據分析、機器學習、模擬仿真等。舉例而言，如果把數字孿生的構建比作“數字人”的創造，則其核心的建模過程相當于骨架的搭建過程；采集數據、開展數據治理和大數據分析，相當于生成人的肌肉組織；而數據在物理世界和賽博空間之間的雙向流動正如人體的血液，所提供的動能使數字機體不斷成長，對物理世界對象的映射更趨精準；模擬仿真使“數字人”具備智慧，從而使通過賽博空間高效率、低成本優化物理實體成為可能。
圖 | 數字孿生對象從“實物”演進到“實體”
1.
數字孿生建模技術經歷了從實物的“組件組裝”式建模到復雜實體的多維深度融合建模的發展。
建模是數字孿生落地應用的引擎。以前，數字孿生建模一般是通過將不同領域的獨立模型“組裝”成更大的模型來實現。
展開 