基于数字孪生技术的政务管理范式重构

党的二十大报告指出,要加快推进“数字中国”战略。随着数字政府建设不断深化,进一步推进数字技术与政务管理改革深度结合逐渐成为行政管理学界的研究热点。作为国家治理体系和治理能力现代化建设的关键环节,现代信息技术驱动下的政务管理理论范式和运行模式面临着“数字化”的重要影响。在此背景下,作为能够有效衔接数据对象、工具模型、应用场景的数字孪生技术,不仅能够科学解释政务管理“数字化”范式体系转型的基本特征,同时也为相关制度建设和实践探索提供了有力技术支撑。文章通过探讨将数字孪生技术引入行政管理活动的理论可行性,探索性地提出以数字孪生实现行政活动政务流程数字化改造具体路径,并对实践中如何进一步提升行政机关“数字化”治理能力提出了建议。     

数字孪生技术在图书馆借阅服务中的应用

为了完善读者借阅服务、实现精准知识服务、提高馆藏资源的利用效率以及优化馆藏资源,运用数字孪生技术建设虚拟文献资源系统,对图书馆每天产生的大量借阅数据进行可视化分析。读者的所有借阅行为都可以形成交互信息,通过数据采集、存储、融合、计算和交互等数据处理过程进行模拟输出。对虚拟文献库数据统计与可视化分析的结果可以为改进图书馆借阅服务,实现精准知识服务及优化纸质文献资源库提供决策辅助。     

数字孪生技术的实例应用

数字孪生技术一直侧重于应用在制造、产品设计等重资产行业,随着物联网、云计算和AI等支持技术的发展,目前数字孪生也应用在其他新领域当中.本论述数字孪生发展历程,梳理数字孪生概念架构和技术流程,并基于数字孪生技术的特点,分析其在各个领域中的案例应用,为虚拟复杂场景中应用数字孪生技术提供理论依据.     

岩土工程数字孪生技术研究进展

针对岩土工程数字孪生技术,介绍了国内外数字孪生、三维地质建模、建筑信息模型(BIM)、仿真模拟与岩土专业计算等相关问题的发展现状,明确了多源异构数据融合、多维信息模型构建、地质体模型和结构体模型一体化集成与应用等方面的薄弱环节,提出了以理论创新为指引、以数据融合为基础、以模型集成为核心、以专业分析为出口、以平台建设为抓手的推动岩土工程数字孪生技术发展的研究思路,并从岩土工程数字孪生理论与方法创新、基于工业基础类(IFC标准)的岩土工程数据结构扩展、设计施工一体化统一BIM模型构建、设计施工协同仿真计算和多维度物联网(IoT)感知与数据融合等五个方面系统阐述了未来的重点研究方向．     

基于数字孪生技术的异质交通流安全性研究

针对由智能网联车和普通车构成的异质交通流, 通过分析不同异质交通流稳定性方法的优劣, 用数字孪生技术构建城市异质交通流模型, 借助仿真测试工具, 探讨复杂异质交通流的安全性和稳定性问题。在构建的模型基础上, 结合数字孪生的运行机制, 揭示数字孪生物理实体和虚拟空间的运行机理。采用数字孪生技术搭建丰富的测试环境, 运用无人驾驶开发软件PanoSim, 对异质交通流模型进行测试。测试结果表明, 用数字孪生技术在有限资源条件下构建的虚拟复杂驾驶场景能够有效地解决异质交通流安全性问题。     

数字孪生技术在电力物资仓储管理中的应用

目前,电力物资仓储管理面临着资源统筹能力欠缺、智慧调控能力不足等挑战,而传感检测、信息通信、数字孪生等技术的快速发展与广泛应用,为解决电力物资仓储管理难题提供了思路。该文对电力物资仓储管理现状进行归纳分析,深入分析数字孪生技术的典型特征,提出基于数字孪生技术的电力物资仓储智慧管理体系架构及其关键技术,并将其应用于示范项目,为进一步深化研究及应用提供参考和借鉴。     

基于数字孪生的高温高压容器寿命预测

为解决高温高压容器剩余寿命在线预测难题,提出一种基于数字孪生的高温高压容器剩余寿命预测模型构建方法。该方法基于实时工况条件,采用ANSYS仿真模型进行耦合仿真,获取高温高压容器一定时域物理场,通过多轴蠕变损伤模型建立高温高压容器剩余寿命预测样本数据集,利用Tent-SSA优化的BP神经网络算法进行训练预测,建立机理模型与机器学习融合驱动的数字孪生高温高压容器寿命预测模型。最后以某型钠冷快堆蒸汽发生器关键部件的管板作为对象,试验结果表明该预测模型总体均方误差由优化前的3.2197E-02降低至7.7449E-03,模型更稳定且鲁棒性强、收敛快。     

面向6G的数字孪生网络综述:架构、应用和挑战

数字孪生网络(digital twin network,DTN)是一种利用数字孪生(digital twin,DT)技术创建物理网络设施的孪生虚拟数字网络。通过DT技术,DTN将从多个方面提升6G网络的能力,包括智能故障管理、智能网络优化和管理、网络智慧内生,助力实现极简化、智能化和自动化的网络。通过对DTN进行全面研究,描述了DTN的主要特征和定义,阐述了DTN的架构、协议及接口和生命周期管理,并阐述其在模型管理与部署、资源管理与调度、安全与隐私保护、智能网络运维和智能交通这几个方面的应用,分析了DTN的挑战与未来。     

基于数字孪生的碰撞预测系统

工厂内人、车、设备交叉作业频繁,工作环境复杂,驾驶员视距受限,容易因疲劳、视角盲区等影响,造成误操作,从而导致碰撞事故的发生。该文提出了一种基于数字孪生的碰撞预测系统,分析了系统的技术架构,在此基础上给出碰撞预测模型的开发方法,将预测结果反馈至实际物理世界中,调整物理世界中的碰撞预测对象的运行状态,同时用物理世界中数据实时迭代更新碰撞预测结果,实现了工厂内的碰撞预测。以焊接成品车间碰撞预测场景为例,验证了所提方法的有效性与适用性。     

数字孪生技术在智能制造中的发展与应用研究综述

数字孪生技术作为实践智能制造理念的使能技术与手段,能够有效解决智能制造的信息物理融合难题,已成为当前世界各国学术界和工业界关注的热点。为了更好地理解和应用数字孪生,本文首先从数字孪生的背景和定义两方面进行归纳和总结;在此基础上,从公开出版年度、主要出版国家、主要研究方向等不同维度,采用文献计量分析方法对Web of Science(WOS)核心合集数据库近5年来收录的与数字孪生相关文献进行研究,综述了数字孪生技术在产品设计、工业生产、制造服务方面的应用;最后对数字孪生技术未来的发展方向进行展望,以期为数字孪生技术在智能制造领域的落地应用提供一定的理论参考和借鉴。     

基于数字孪生技术的危化品车辆运输路径优化方法

针对危化品物流管控成本高、安全隐患检测困难、不确定因素较多等特点,基于数字孪生技术,建立孪生数据驱动下的危化品物流配送系统整体框架,实现对驾驶员疲劳状态及车辆故障预警等参数的实时监测。根据物理参数实现对危化品车辆调度物理空间的精准模拟与迭代优化。构建单一配送中心,带有时间窗约束的路径优化模型,以配送总成本最小为目标函数,结合孪生数据动态调整客户服务时间,采用遗传算法内核利用MATLAB求解数学模型。该方法有效解决了危化品物流调度过程中由于动态不安全因素对危化品运输成本带来的波动。     

基于数字孪生的航班保障预警系统

为了提高航班和保障车辆的安全性,本文提出了一种基于数字孪生的新型航班保障预警系统架构。数字孪生系统中包括实际机场、赛博空间的仿真模型以及实时数据。系统可以根据当前作业状况,预测保障活动未来会出现的风险情况。文章中详细介绍了航班保障的规则,仿真模型的设计开发,如何实现保障车辆和航班数据的实时采集,以及潜在碰撞风险的预测。为了验证预警逻辑和算法的有效性,在Anylogic平台进行系统开发和仿真实验,实验结果表明本文提出的架构可以对车辆和航班进行提前预警,保障运营安全。     

铝电解数字孪生体构建及应用研究

智能制造与传统铝电解技术的深度融合,引领着铝电解行业可持续发展,但是当前铝电解实体装备与数据模型缺乏有效映射,阻碍了铝电解行业智慧转型的步伐。因此,本文将数字孪生技术与铝电解生产技术有机结合,开展铝电解数字孪生体整体架构设计、关键技术研发及应用研究,构建物理实体、虚拟模型、孪生数据、智能决策服务及虚拟-现实交互连接五维模型。铝电解物理实体划分为电解厂、电解车间及电解设备三个层级,通过三维场景数字化建模、离线物理场建模及动态仿真数学建模,映射与之对应的虚拟模型。使用交互连接技术进行物理实体与虚拟模型实时同步孪生数据,部署铝电解数字孪生体原型系统,实现铝电解生产环节虚实映射,为铝电解行业数字化、智能化转型提供了先进思路与技术方法。     

基于数字孪生的物流配送调度优化

为了实现对物流配送过程的远程运维,达到真正的物流配送实时状态透明化,提出基于数字孪生(digital twins,DT)的物流配送调度系统.基于数字孪生基本概念,构建了物流配送数字孪生五维结构模型及数字孪生驱动下的物流配送系统整体框架.考虑到实际配送中物资常常无法按时送达,建立带有软时间窗的数学模型,并设计相应的算法内核对数学模型进行求解.最后,结合实例利用Plant Simulation仿真软件建立与现实物流配送完全映射的3D模型,借助配送过程实时数据,实现对物理空间的精确模拟和优化仿真.通过与传统物流配送优化仿真方法对比,验证了基于数字孪生的物流配送调度优化方法能够有效解决配送过程中由车况或路况出现的扰动所带来的影响,实现更优的物流配送.     

面向智能制造的工业数字孪生关键技术特性

 综述了数字孪生技术在智能制造领域中产品设计、生产制造、安全维护3方面的研究进展。在工业数字孪生技术背景下,分析了当前应用于智能制造领域的关键技术的一些基本特性,其中包括可交互性、可孪生性、可组合性及可管理性,概述了工业数字孪生技术在产品设计研发、运维管理决策、生产管控3个方面的典型应用场景。展望了面向智能制造的工业数字孪生技术未来发展。     

数字孪生驱动的大数据制造服务模式

 大数据、数字孪生等新技术引发了人们对制造模式的新思考，结合《中国制造2025》中制造业服务化重要内容，提出一种数字孪生驱动的大数据制造服务新模式。从智能制造与数字孪生、制造服务模式方面综述了国内外相关研究进展；提出了一个数字孪生驱动的大数据制造模式开放式体系架构及其运作逻辑；从数字孪生驱动的2个世界及其描述、数字孪生与大数据的结合、大数据制造服务模式中模型建立与优化3个方面对大数据制造服务模式使能技术进行了研究。该制造服务模式对促进中国传统制造企业转型升级和提升新国际竞争环境下综合竞争力具有理论和现实意义。     

基于模型的数字孪生的认知突破与方法论创新

在新一代信息技术快速发展和广泛应用的背景下,数字孪生技术下的虚拟孪生模型,相较于以往的模型呈现出前所未有的特征与优势：能够实现对物理原型的多维多时空尺度刻画,能够基于算法和数据双驱动实现与物理原型之间的精准映射与虚实融合,能够在物理原型的全生命周期内实现动态重构与自主孪生。在“数字孪生五维模型”基础上描绘了一幅“基于模型的数字孪生图解”以对数字孪生模型的构建、运作与应用进行具体分析。数字孪生模型方法的应用是对人类以往认识世界方法的最新突破,由此也带来了人们认知方式与思维模式的转变。基于模型的数字孪生正是在“需求思维、模型思维、协同思维”的指导下,不断进行着模型构建与协同合作新方法的尝试,以期通过技术实现造福于人类社会。     

船舶数字孪生平台的设计与应用

当前,船舶数字孪生的研究还处于起步阶段,实际应用亦比较少.在构建三维虚拟船舶及其航行环境基础上,通过实时采集船舶运行数据初步搭建了船舶数字孪生体,利用多源感知数据融合技术、航行态势重构技术对船舶航行态势进行分析;在此基础上,基于状态监测数据和相关知识经验建立了设备状态监测专家库和基于孤立森林算法对船舶设备寿命预测进行了...