22、数字孪生服务：现状、挑战与未来趋势

数字孪生服务：现状、挑战与未来趋势

1. 数字孪生服务概述

数字孪生是对真实存在的对象或产品的虚拟表示。在流程工业中，涵盖3D信息的数字孪生目前大多是手动生成的，特别是对于棕地工厂的规划任务，这些数字模型具有重要意义，例如为现代化改造规划奠定基础。

为了捕捉工厂的现状并实现数字化，3D激光扫描是目前的先进技术。扫描结果是一个代表被扫描组件表面的点云。为避免扫描阴影并确保覆盖所有重要区域，扫描会从工厂的不同位置进行。

然而，手动根据点云重塑工厂模型是一项耗时且成本高昂的任务，通常由受过良好教育、时薪较高的工程师完成，这进一步增加了成本。而且，对于这些工程师来说，此类重塑任务与其教育水平不匹配，会阻碍他们从事更具价值的任务，如需要专业知识和创新挑战的规划任务。

2. CAD模型与P&IDs的关联

生成的CAD模型虽然能充分重建结构，但缺乏精确的公称直径、绝缘使用情况或特定零件编号等元信息。为了丰富CAD模型的信息，可以显著提高其质量。如果需要高精度，设计工程师可以从相应的管道和仪表流程图（P&IDs）中获取信息，如管道等级、零件编号等，并手动添加到CAD模型中。

P&IDs反映了工厂管道系统的 schematic 结构，包括设备、配件、仪表以及它们之间的逻辑连接，但不考虑3D信息。在P&IDs中，阀门、三通、异径管等组件被视为块，通过线条连接，这些线条代表连接管道，但没有关于其空间走向的准确信息。

CAD模型与P&IDs之间的关联可以实现自动化，前提是P&IDs以数字和机器可读的形式存在。在业务流程中，这种关联可以由合作伙伴完成。通过将不同来源的信息与模