数字李生工业软件经过近20年发展,已形成较完备的理论技术体系,并在多个行业开展应用。然而,缺乏统一的软件平台导致研发协作难、功能开发难复用、优质资源难聚集等问题。本白皮书尝试回答数字李生研究进展、工业软件平台功能需求、中国企业数字李生工业软件能力等问题,并提出了makeTwin参考架构,旨在推动数字李生工业软件发展。
数字李生工业软件研究现状: 论文数量指数增长,但软件系统研究不足;专利壁垒逐渐形成,自主软件仍需关注;标准体系正在形成,但软件标准有待填补;领域应用需求迫切,通用软件严重缺位;科研投入持续增长,工业软件仍需突破;技术成果渐成体系,软件生态尚未形成;世界各国争抢高地,数字中国引领未来。
数字李生工业软件相关概念内涵与应用需求: 定义为专用于工业领域,为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的软件;需求分析从参与者视角(学术研究者、应用开发者、行业应用者)和应用场景视角(设计、制造、调试、运行、维护、报废)进行分析;特征包括行业专属、虚实交互、时空再现、分析预测、动态决策、生态等;核心功能包括数字李生模型、数据、算法、物联连接、虚实交互、虚拟仿真、可视化等。
数字李生工业软件理论技术基础: 提出数字李生五维模型,包括物理实体、虚拟实体、连接交互、数字李生数据、应用服务;构建了数字李生模型构建理论体系,包括模型构建、模型组装、模型融合、模型验证、模型修正和模型管理;建立了数字李生数据管理技术体系,包括数据获取、数据存储、数据交互、数据关联、数据融合、数据演化、数据服务化;提出了数字李生交互理论体系,包括感知、通信、映射、联动、融合;将数字李生服务分为数字李生驱动服务、数字李生增强服务和数字李生即服务;建立了数字李生标准体系,包括基础共性标准、关键技术标准、工具/平台标准、测评标准、安全标准、行业应用标准;构建了数字李生工业软件技术体系,包括物理层、感知层、连接层、数据层、模型层、平台层和应用层。
makeTwin:数字李生工业软件参考架构: 提出makeTwin参考架构,包含十大核心功能模块,分别是李生模型生成器、李生数据处理器、算法生成适配器、数实IoT连接器、虚实交互配置器、李生仿真求解器、多维可视化工具、应用场景模板集、李生应用部署器和数字李生基础库;设计了makeTwin的交互机制,描述了各模块之间的输入和输出关联关系;给出了基于makeTwin的开发流程。
中国数字李生工业软件平台介绍: 介绍了makeTwin、卡奥斯D30S、JIC DTP木星、GCAir、鲲恒嘉荣数字元生态、雪浪OS、互时RZON、李数Twinverse、飞渡DTS等平台的功能框架、特点和应用情况。
数字李生工业软件应用案例: 介绍了基于makeTwin的加弹机数字李生运维管控系统、固架机可靠运维系统、数控机床关键零部件预测性维护数字李生系统、冻干粉针剂生产线数字李生系统、汽车零部件人机协同装配数字李生系统等案例,以及基于数据驱动的综采数字李生系统、卫星制造车间可视化监控平台、能源厂区巡检数字李生系统、能源场站智能站控系统、电动正面吊能耗优化数字李生系统等案例。
数字李生工业软件未来发展趋势分析: 预计未来将朝着规范化、智能化、人本化、平台化、生态化方向发展。