工业数据孪生(工业设备数字孪生白皮书)

工业数字孪生:西门子工业网络与设备虚拟调试案例(TIA+MCD+SINETPLAN...

工业数字孪生技术在工业网络与设备虚拟调试中发挥着关键作用 。通过数字孪生，可以在虚拟环境中进行设计 、规划
、优化、仿真 、测试
、维护与预测等操作 ，无需进行物理部署
，从而节省成本，提高效率
。虚拟调试技术允许在物理设备生产之前进行修改和优化。

西门子工业网络与设备虚拟调试案例展示了工业数字孪生技术在工业自动化领域的强大应用 。技术核心：利用工业数字孪生技术 ，在虚拟环境中进行工业网络与设备的设计、规划 、仿真
、测试等操作
。通过SINETPLAN、TIA 、MCD等工具构建自动化仿真系统
，实现虚拟调试。

数字孪生智能化工厂

〖壹〗、数字孪生智能化工厂是制造业的新革命 。 在科技飞速发展的当下，数字孪生智能化工厂正逐步成为制造业转型升级的重要方向
。它通过将现实工厂中的设备
、生产环节等精准捕捉 ，并在虚拟世界中构建出与之完全一致的数字“双胞胎 ”
，从而打破了现实与虚拟的界限，实现了工厂生产管理的智能化、高效化。

〖贰〗 、打造了智能工厂数字孪生平台 。该平台运用装备
、产线、车间 、工厂等不同层级的数字孪生体构建能力 ，实现了制造全要素
、全流程的数字化映射、仿真 、监控
、诊断、预测和优化。这一解决方案旨在提升智能工厂的生产效率，并显著降低运维成本
。

〖叁〗 、李培根院士：机器人
、数字孪生、AI大模型是未来智能工厂建设的三大核心 在2024中关村论坛的“智能制造创新发展论坛
”上
，中国工程院院士李培根明确指出，智能工厂建设是AI赋能新型工业化的重要抓手。他强调 ，智能工厂建设的核心在于智能机器人 、数字孪生、大模型等关键技术在工业场景中的深层次渗透与应用 。

〖肆〗
、数字孪生智能工厂概述 数字孪生
，是现实世界在虚拟世界中的镜像投射
。数字孪生工厂，则是通过数字技术、3D建模技术等 ，将实体工厂的产品生产流程 、运行状态
、生产进度等实时映射在虚拟世界中
，方便管理和监测。这种技术不仅提高了工厂的生产效率，还降低了运营成本 ，为工业企业的数字化转型提供了有力支持 。

关于数字孪生与工业数字孪生的理解

〖壹〗、关于数字孪生与工业数字孪生的理解 数字孪生：数字孪生技术是一种创新的信息技术
，它通过构建一个物理实体的虚拟模型，在数字环境中对该实体的全生命周期进行模拟 、监测
、分析和控制
。这个虚拟模型是动态的 ，能够实时反映其物理对应物的状态、数据和行为。

〖贰〗 、定义维基百科定义：数字孪生（Digital Twin）是物理对象或过程的实时数字对应体 。标准化组织定义：数字孪生是具有数据连接的特定物理实体或过程的数字化表达
，该数据连接可以保证物理状态和虚拟状态之间的同速率收敛，并提供物理实体或流程过程的整个生命周期的集成视图 ，有助于优化整体性能
。

〖叁〗
、数字孪生是基于工业互联网技术，对现实世界中各种“智能互联产品”的数字化模拟和展现。它是一种新型的数字化技术解决方案和“人机交互 ”界面
，对于推动和深化“产品即服务
”或服务型制造等商业模式的发展具有重要意义 。

〖肆〗、Digital Twin，即“数字孪生” ，也被称为“数字镜像 ” 、“数字双胞胎
”或“数字化映射”等
，是以数字化方式为物理对象创建的虚拟模型，来模拟其在现实环境中的行为
。它代表了物理世界与虚拟世界的融合 ，是2017年著名询问公司Gartner公司选出的影响未来前十战略关键技术趋势之一。

〖伍〗
、数字孪生是以现实数据为主
，通过先进的软件技术，在数字世界中创建与现实世界相对应的虚拟模型 。这些模型能够实时反映现实世界的状态、运行和变化 ，并通过虚拟实践来优化现实中的内容。数字孪生的核心特性在于其能够桥接虚实
，实现现实与数字世界的无缝交互
。

〖陆〗 、数字孪生的基本概念 数字孪生，顾名思义 ，就是创造一个与物理实体相对应的虚拟“双胞胎 ”。在制造业中
，这个“双胞胎”可以是工厂、产品或生产过程的物理属性的数字化表示 。通过连接生成实时数据的对象，数字孪生能够实时反映物理实体的状态
、运行情况和性能参数
。

如何理解数字孪生?

数字孪生体本质上是对物理世界的数字映射。这种映射虽然难以达到全保真的程度 ，但即便是在较低保真度的情况下，也能对传统的设计、生产 、交付和维护等过程产生巨大的影响 。数字孪生技术通过数字化建模
，能够实现对物理实体的实时监测
、分析和优化，从而提高生产效率、降低维护成本并提升产品质量
。

实时性：数字孪生是一个能够实时反映实体状态的虚拟模型 ，它能够收集并处理来自实体的数据
，从而实现对实体的实时监控。 双向交互：数字孪生不仅仅是静态的模型，它还能与实体进行双向互动 。例如 ，我们可以通过修改数字孪生的参数来影响实体的状态
，或者通过观察数字孪生的变化来了解实体的状态
。

数字孪生是一种将物理世界的实体通过数字化手段进行映射和模拟的技术概念。 起源与定义： 数字孪生体的概念起源于美国空军研究实验室，于2011年被明确提出 。 它指的是通过构建物理设备的数字化模型 ，实现对物理世界的映射和模拟
。

数字孪生：数字孪生技术是一种创新的信息技术
，它通过构建一个物理实体的虚拟模型，在数字环境中对该实体的全生命周期进行模拟 、监测
、分析和控制。这个虚拟模型是动态的 ，能够实时反映其物理对应物的状态、数据和行为 。

数字孪生是真实空间的事物在虚拟空间的实时映射。定义维基百科定义：数字孪生（Digital Twin）是物理对象或过程的实时数字对应体
。

数字孪生是指物理实体与其对应的数字虚体之间的精确映射关系。以下是关于数字孪生的详细解释：定义与内涵：数字孪生描述了物理实体与其在数字空间中对应的虚拟实体之间的精确映射关系 。这种关系不仅存在于物理实体的全生命周期中
，还超越了物理实体的生命周期，在数字空间中持久存续
。

数字孪生可以在scada系统中运行吗

〖壹〗 、数字孪生可以在SCADA系统中运行。SCADA（监督控制和数据采集）系统作为工业生产过程的高级管理理念 ，其重要性不言而喻 。它能够从多个角度出发，如降低生产成本
、实现全球智慧化生产、提供灾害/故障预警 、控制生产精度
、保障设备维护与安全以及改进生产流程等
，为工业生产带来诸多便利
。

〖贰〗、总结：图扑低代码数字孪生 Web SCADA 智慧钢厂解决方案通过整合现场数据 、精细化管理工艺流程、提供可视化服务与数据驾驶舱
、支持移动端数字化看板以及构建低代码物联网平台等措施，全面提升了钢铁企业的生产管理效率和决策准确性。

〖叁〗、技术实力：产品线覆盖SCADA平台组态软件 、工业物联网关等 ，支持OPC UA协议
，具备多行业适配能力，整合CAE仿真与SCADA技术 ，形成“数字孪生+智能管控
”全链条解决方案 。应用场景：广泛应用于水利
、能源、市政 、油气等行业
，典型案例包括乌东德水电站碳刷安全监控系统，实现7×24小时稳定运行
。

〖肆〗
、SCADA在工业0中的意义与作用 SCADA（监控与数据采集系统）在工业0中扮演着至关重要的角色 ，它是连接物理世界与数字世界的桥梁
，为企业的数字化转型提供了关键的基础设施。

〖伍〗、智能安防与应急指挥 结合视频监控 、人脸识别和三维空间定位技术，系统可实时追踪旅客动向 ，自动识别异常行为（如遗留行李
、非法入侵） 。在突发事件中
，指挥中心可通过数字孪生场景一键启动应急预案，模拟疏散路径 ，优化资源调度效率
。这种智能化的安防和应急指挥能力大大提升了机场的安全性和应急响应速度。