在本系列中,我们讨论了关于预测性维护的不同主题。如果你正在搜索类似的话题,你可能会遇到“数字双胞胎”这个词。在这段视频中,我们将讨论什么是数字双胞胎,为什么要使用数字双胞胎,以及如何创建数字双胞胎。
预测性维护是数字双胞胎的主要应用领域之一。数字双胞胎被定义为操作中真实物理资产的最新表示。让我们使用一个例子来了解这意味着什么。假设我们在不同地点的地方有井网站,我们操作多个泵以从地面提取油和气体。我们在数字双胞胎的定义中称为资产的资产可以是诸如泵的阀门的系统的组件,或者它可以是系统,泵本身,或者它可以是系统的系统是具有多个泵的井网站。在这里,我们假设我们的资产是泵。可以使用从泵从泵的输入数据更新的模型来实现泵的最新表示,以表示其当前状态。在我们进入如何使用不同类型的模型创建数字双胞型之前,让我们讨论您从数字双胞胎中获得的好处。
每个井场都有多个泵在运行。我们知道,这些泵包含的部件,如阀门、密封件、柱塞,是非常昂贵的。因此,我们希望通过提前预测故障来防止故障发生,这反过来也将帮助我们减少停机时间。我们可能还想要识别系统中出现的故障,并了解哪些部件可能需要维修或更换。这也将帮助我们更好地管理我们的库存。所有泵可能具有类似的功能;它们甚至可以由同一家制造商生产。但是不同的操作条件会影响这些泵的工作效率。我们希望能够监控整个舰队,模拟未来的场景,并与之进行比较,以提高舰队的整体效率。这将有助于我们制定行动计划。
现在我们讨论了一个数字双胞胎是什么以及你会使用它的原因,让我们讨论如何创建它。我们需要使用的建模方法真正取决于我们对数字双胞胎的预期用途。例如,如果我们想预测泵的剩余使用寿命,可以优化维护计划,我们可以使用数据驱动的模型,例如我们在上一个视频中讨论的模型。我们对来自泵的数据类型的知识将确定我们将使用的是哪种模型。例如,如果我们没有从舰队中完成完整的历史,但知道安全阈值,那么我们可以使用劣化模型来估计泵的剩余使用寿命。该降解模型使用来自不同传感器(例如压力,流动和振动)测量的泵中的数据不断更新。如果我们的预期使用数字双胞胎是不同的 - 让我们说我们想模拟未来的情景和监视舰队在这些方案下的行为方式 - 那么我们可以使用基于物理的建模。一个例子是这样的一个例子,它是通过将机械和液压组件连接在一起而产生的。该模型通过泵中的数据送入,并使用此输入数据估计和调整其参数以使此模型保持最新。使用此模型,您可以在不同的故障条件下注入不同类型的故障并模拟泵的行为。 Similarly, a Kalman filter can be also used as a digital twin, which can model the degradation of the pump as a state and periodically update this state to represent the current condition of the pump. These are some examples of how a digital twin can be created. Based on the intended use, the digital twin can also be a combination of these models.
现在你已经知道如何创建一个数字双胞胎,你可能想知道我们需要为舰队创建多少数字双胞胎。对于每一项资产,我们都需要创建一个独特的数字双胞胎。这意味着,对于不同井场的每个泵,我们需要创建一个独特的数字孪生,并使用特定的泵参数进行初始化。根据预期用途,一个泵可以有多个数字双胞胎。例如,如果您想要进行故障预测和故障分类,那么您需要创建不同的模型来满足这些不同的目的。
所有这些数字双胞胎都通过物联网连接在一起,共享信息。数字双胞胎的一个重要特征是,它能捕捉到真实资产的历史。前面我们提到,数字孪生模型正在定期更新,以表示其实际资产的当前状态。随着时间的推移,这些过去的状态将成为资产的历史。这段历史中包含的信息类型可能会根据我们如何使用数字双胞胎以及当前状态中捕获的信息而有所不同。例如,如果我们使用数字孪生来进行故障分类,那么每个数字孪生捕获的历史记录可以是来自特定泵及其健康和故障状态的操作数据。未来,可以将一台泵的操作数据与这些数字双历史数据进行比较,以了解其他泵在类似故障下的表现,以及它如何影响船队的效率。
使用数字双胞胎系统监控整个机群还能在规划操作事件和改进维护策略方面带来其他优势。想象这样一种情况,其中一个泵很快就要失效了。使用数字双胞胎,你可以评估这将如何影响舰队的效率,以及它将给你带来什么成本。根据这一分析,你可以订购更换,并让你的泵处于次优状态,直到你得到新的部件。或者你可以支付更多的运费,并立即得到零件以尽快安排维修。
数字双胞胎可以帮助你了解他们资产的历史,也可以帮助你规划未来。您可以使用数字双胞胎模拟数百个未来的场景,以了解某些因素,如天气,舰队规模,或不同的操作条件如何影响性能。这将帮助您管理资产和优化操作,提前通知您的维护人员预期的故障,以便他们可以计划未来的维修和更换。
总而言之,数字孪生体是运行中的资产的最新表示形式。从资产和环境中捕获的数据定期发送到数字孪生设备,数字孪生设备使用该数据进行更新,并调整到其实际资产。每一项资产都有一个独特的数字孪生子,也捕捉其实际资产的历史。我们需要使用的建模方法来创建数字双胞胎是由我们的预期用途驱动的。通过使用数字双胞胎,您可以提前预测故障并减少停机时间,更好地管理备件库存,监控和管理您的车队,进行假设模拟,并优化操作。
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