数字孪生技术应用生命周期管理
编者按：数字孪生技术在产品全生命周期管理、工程全生命周期管理以及车间管控系统等方面均有应用覆盖。尤其是在产品设计阶段与生产制造环节之间实现了有机衔接，并在生产与运维环节形成了良好的互动机制。
关键词：数字孪生、智慧工厂、BIM、物联网、AI、低代码
概念：
数字孪生通过充分整合物理模型、传感器更新以及运行历史等关键数据信息，在虚拟空间中建立起了跨学科、多物理量、多层次的空间映射关系体系。这种技术手段能够精准地反映出对应实体装备在其全生命周期中的动态行为变化。值得注意的是，在实际应用中需要特别关注数据更新频率以及系统的实时响应能力。此外，在构建数字孪生的过程中还需要考虑到不同物理量之间的相互影响因素。因此，在设计和实施时必须严格按照相关技术规范来进行操作。
数字孪生是一种广泛适用的基础性技术体系，在多个领域中得到广泛应用，在产品设计与制造、医疗健康分析以及工程建设等领域均有显著应用。在国内范围内最为深入的应用领域是工程建设，在此领域的关注度最高且研究最为活跃的则是智能制造。
数字孪生标准体系可包含以下部分：
基本通用标准主要包含术语规范、参考架构规范和适用准则三个方面的内容。该标准重点在于对数字孪生的概念界定、理论框架的构建以及数字孪生在不同场景下的适用范围及技术要求进行详细阐述，并以此为基础构建整个数字孪生技术体系的基础。
- 数字孪生关键技术的标准体系主要包含五个维度：物理实体、虚拟实体、孪生数据以及连接与集成等关键要素；这一系统旨在规范研究与应用流程，并确保关键技术和实现路径的有效性；通过该框架体系能够消除跨平台开发的技术障碍
3、数字孪生技术的标准体系：该体系主要包含软硬件工具标准和平台类标准两个方面。其目的是规范软硬件工具及其集成体的功能特性、性能指标以及相关开发流程的技术要求。
4、数字孪生测评标准：由四个主要内容构成：涵盖测评导则、过程标准、指标基准以及用例方案等具体要素。这些要素旨在明确规范数字孪生体系的测试要求和评估方法。
数字孪生安全标准涵盖三个主要维度：物理系统安全要求、功能安全要求以及信息安全要求。这些标准旨在规范数字孪生体系中人员的操作规范、各类信息的存储管理和利用方式的技术规定。
数字孪生行业应用标准：鉴于数字孪生在不同行业的技术差异性问题日益显著，在通用技术基础标准、核心技术规范以及软硬件平台规范的基础上,就如何对数字孪生在工业生产中的机床设备制造与运行环境进行规范化管理提出相关要求。
天翎融合数字孪生技术，打造智慧工地****案例
自2003年以来，经过十九年的专注磨砺，天翎MyApps已经成为了低代码领域的领军企业，在这一领域不断深耕的同时也持续服务超过2500家企业定制化管理方案，并累计与500多家软件企业建立了合作关系。在数字技术快速发展的背景下，在海珠湾隧道工程项目中, 天翎曾将低代码平台与数字孪生技术深度融合, 在这里成功打造了一套智能化的项目管理体系, 有效推动了海珠湾隧道项目的顺利实施
中铁十四局在面对海珠湾隧道项目的安全、进度与质量管理等关键问题时，迫切需要借助数字孪生系统来辅助海珠湾隧道工程的推进。天翎凭借其专业的技术优势成功开发出一套数字孪生系统方案，并为其提供技术支持和应用指导
- 电子沙盘
采用GIS图像融合技术与斜面摄影相结合的方法，在高精度成像技术的支持下实现了海珠湾隧道工程现场的全方位展示。通过超大尺寸屏幕的形式完美展现出了项目的整体布局与空间结构特征。着重分析了周边建筑布局与主体工程之间的空间关系问题，并采取有效措施进行规避和协调管理。最大限度地保护原有地形地貌特征，并合理规划红线利用范围以实现最佳利用效果。确保了施工过程的安全性，并有效降低了对周边生态环境造成的负面影响
海珠湾数字孪生管理系统巨屏
实时互联的天气监控系统；借助虚拟现实技术全面展示工程布局；快速导航至重点景观；预判拆迁区域边界线；在施工现场进行虚拟漫游探索，在此基础上提供沉浸式的观察体验；足不出户即可全面掌握工地动态
海珠湾数字孪生管理系统功能展示
（2）施工进度管控
将BIM技术和物联网技术进行整合，在BIM模型中对分解构件进行处理的同时，在IPM系统中工作分解结构（WBS）也实现了相应的数据对接与应用。通过数字孪生系统实现了施工进度完成情况的可视化呈现，并具备进度预测功能及对历史进度的追溯能力。
海珠湾数字孪生管理系统
进度可登记小程序，包括登记施工进度和管片生产、运输、使用情况。
自动播放进度，即模拟跟随时间进度变化和实际工程完成情况。
工程进度播放
（3）物联传感应用
采用RFID、UWB、北斗系统及NB-IOT等新型物联网感知网络连接至智慧工地内网或4G/5G公网网络，并提供有线与无线两种接入方案。实现对车辆运行状态及人员位置实时跟踪，并对管片进行智能管理。支持人员安全定位服务、非接触式数据采集以及管片智能化管理等功能。
- 人员安全定位
物联网与传感器协同工作下形成的高效定位系统，在危险作业环境里对危险作业人员实施动态监控，并通过实时监控并发出安全警报来预防潜在风险
人员安全监测
即借助精密的UWB近场定位系统，在工作人员的安全头盔等装备以及设备（如盾构机等）上布置定位芯片。该系统会对工作区域的所有人员及设备实施实时追踪监测，并持续观察记录人员运动轨迹、盾构机掘进深度等关键参数数据；重点区域设置电子围栏装置，在出现非正常进入人员、无故停留等情况时会立即触发报警装置，并发出指令要求相关人员停止作业以确保安全
人员安全预警
- 无人化数据采集
结合智能水电表、AI系统，智能分析能耗情况、产能情况。
能耗分析
结合现场环境监测传感器，实时反映现场环境情况，模拟现场环境。
图10 现场环境模拟
结合智能盾构系统，感应盾构机运行状态，监控视频双向喊话。
图11 盾构机状态监测
- 管片产运存用
采用在管片表面印刷二维码并附着 RFID 芯片后，在每一片管片上实施全方位的信息记录。详细记录从生产到使用的全过程。将各工艺阶段的数据整合至统一平台实现一码通查。确保实现闭环管理，解决管片拼装色差及信息回溯查询难题，并提升施工效率与质量。
管片存放