数字孪生：创造更多价值

系统孪生如何既保值又增值

多年以来，我们投入大量的资金、时间和经验知识在工程设计中生成、修改、更新和记录海量的数据。然后呢？设备完成交付并投产，但文档却在各种文档甚至纸质文件夹内沉睡。Aucotec公司的全球战略负责人Reinhard Knapp认为 “每次未补录的维修或设备优化，都会令这些文档失去价值。数字化技术为设备数据增值创造了大量机遇。”

Knapp认为，“数据代替文档”是能利用此机遇的最关键前提。将文档转化为全面数字孪生的唯一途径是需要一个单一可信源 (SSoT)，将从基础、工艺和详细设计到控制系统配置的所有数据统统结合到一个通用模型内。 “它不仅通过所有逻辑和链接呈现表达出跨学科的整个设备现状，还可以根据设备生命周期中的所有物理变化而得以持续更新，” Knapp接着说，“所有相关人员能马上看到各个条目以及每个修订动态，而无需手动输入或任何交互界面。”他强调说：“单独一个静态快照的数字孪生，远不如包含各学科的模型的实时数据更能体现数据价值。”

事倍而仅功半

目前普遍使用的仍是针对特定学科的专用工具，比如：只是含有工艺设备、管道和法兰的P&ID图，或仅显示布线的电气模型等。某一储罐配备了传感器和泵，但是看不到相关的回路，也不知道泵的起始工作值和终止工作值，这类工具链只显示了一半的现实，这就导致设计和运行的工作量翻了个倍。毕竟在单一工具链中，每个专业系统都需要单独“输入” 信息，甚至还包括那些不可避免的变更信息。它们之间的关联性都无法判别，更不要说连贯一致的数据导航了。维护人员必须事后从不同的渠道来收集相关信息。

设备的必要更改（例如维修）经常无法在文档中体现或反映不充分的原因，也在于工具链本身。在各种专用工具中统一添加内容耗时久，且容易出错。如果只有纸质文档或充斥着先前红色修订条目“死板”的PDF，则很难追踪到数据的当前状态。在发生故障、待改造或停机后需要新的运行许可时，这尤其会带来重大问题。

原本彼此已融为一体

因此，Aucotec公司开发了一个协同工程设计平台Engineering Base（EB），该平台以其通用数据模型将所有核心工程学科整合到一个单一可信数据源（SsoT）中。每个对象在EB的数据库中仅出现一次，并且每个学科都可以随时从其自身角度去定义它。同时，每个看到其他学科人员已编辑内容的人，都可以直接在其基础上进行构建。无论是工艺、控制还是电气布线：因为平台掌控彼此的关系，它会自动显示所有结果的变化。 “于是，数字孪生从 FEED到试车阶段的所有方方面面通过这种方式成长为一个整体，不断向我们揭秘工厂工程系统知识这一无垠的宝库。”Knapp解释道。

双生花而非姊妹花

EB 数据模型中的这种整体性，更容易呈现竣工文档作为数字孪生的鲜活性。凭借基于 Web 服务的应用程序 EB Mobile View，技术人员可以立即将每个设备区域的所有相关数据提取到移动设备上，而无需费力地去搜索它们。此外，这一应用程序允许通过划红线修订直接在对象上输入更改信息，并反馈给工程人员，“这样一来，是设备的双生花而非姊妹花。它不是仅有些许相似，而是名副其实的设备数字孪生。”这名Aucotec 战略负责人强调说。如果系统中安装了支持 OPC UA 的设备，它们甚至可以直接与 EB 通信，从而将它们的状态或修订报告给数字孪生。因此，该服务始终保持最新数据状态。并且，在进行改造之前无需团队来扫描当前状态然后再补录。

为了使旧设备操作员也可以就相应文档使用该程序，Aucotec 为 EB 开发了一个迁移方案，在传输过程中会检查现有数据，对数据进行部分补充或合并，从而将其提升到数字孪生级别。Aucotec 的一位客户曾经对一个化工厂的数据库估值 500 万欧元左右，保留它是迁移至 EB 的一个重要原因。

从数据模式到商业模式

当然，被动接受文档价值损失而不去使用当前、易于访问和可用清单数据提供的附加值，是不必要的。例如，制造商利用 EB中的数据模型可以化身为全方位服务提供商。谁又会比它的“生产者”更了解产品呢？除了开发设备的系统之外，还能有哪里的数据最精确、最全面？例如，压缩机制造商不再销售设备，而是去销售压缩空气。他自己负责操作部分设备，他体现在数据模型中的技术诀窍是质量和可靠性的保证。这也明显减轻了整体设备运营商的负担——他未来更有可能继续仰仗这一供应商。

此外，Aucotec 的开发人员还为 EB 配备了一项网络服务技术。该技术允许系统基于浏览器的前端产品对个别特殊任务进行补充，为其他商业模式开辟应用程序。这里，使对象直接可用的中央数据模型SSoT再次发挥作用，它也可用于分析和人工智能的应用。

因此，我们可以借助应用程序支持设备的维护过程，或者记录系统的实际状态，并为运营商开发优化方案。还可以监控特定目标群体，以及为预测性维护提供支持。 EB 能够具备上述这些优势，是因为系统甚至还会管理未出现在传统文档中的抽象对象，即所谓的“解译”。例如，用于传感器功能描述的测量类型。这令预测性维护系统能够自动正确解译来自运行设备的状态数据。当我们面对数以万计的信号时，它可以帮助我们节省大量时间。

Knapp总结认为：“如果数字孪生仍然是一个生动的镜像，并随着它的“系统”一同成长，我们可以从中创造大量附加值，而不是任由价值在文档内枯竭。”