伴随着数字孪生的发展,美国空军研究实验室和美国国家航空航天局同时提出了数字纽带(Digital Thread,也译为数字主线、数字线程、数字线、数字链等)的概念。数字纽带是一种可扩展、可配置的企业级分析框架,在整个系统的生命周期中,通过提供访问、整合及将不同的、分散的数据转换为可操作信息的能力来通知决策制定者。数字纽带可无缝加速企业数据—信息—知识系统中的权威/发布数据、信息和知识之间的可控制的相互作用,并允许在能力规划和分析、初步设计、详细设计、制造、测试及维护采集阶段动态实时评估产品在目前和未来提供决策的能力。数字纽带也是一个允许可连接数据流的通信框架,并提供一个包含系统全生命周期各阶段孤立功能的集成视图。数字纽带为在正确的时间将正确的信息传递到正确的地方提供了条件,使系统全生命周期各环节的模型能够实时进行关键数据的双向同步和沟通。
通过分析和对比数字孪生和数字纽带的定义可以发现,数字孪生体是对象、模型和数据,而数字纽带是方法、通道、链接和接口,数字孪生体的相关信息是通过数字纽带进行交换、处理的。以产品设计和制造过程为例,产品数字孪生体与数字纽带的关系如图1-4所示。
图1-4 产品数字孪生体与数字纽带的关系
图1-5 融合了产品数字孪生体和数字纽带的应用示例
如图1-5所示为融合了产品数字孪生体和数字纽带的应用示例。仿真分析模型的参数可以传递至产品定义的全三维模型,再传递至数字化生产线加工/装配成真实的物理产品,继而通过在线的数字化检验/测量系统反映到产品定义模型中,进而反馈到仿真分析模型中。通过数字纽带实现了产品全生命周期各阶段的模型和关键数据双向交互,使产品全生命周期各阶段的模型保持一致性,最终实现闭环的产品全生命周期数据管理和模型管理。
简单地说,数字纽带贯穿了产品全生命周期,尤其是产品设计、生产、运维的无缝集成;而产品数字孪生体更像是智能产品的映射,它强调的是从产品运维到产品设计的回馈。
产品数字孪生体是物理产品的数字化影子,通过与外界传感器的集成,反映对象从微观到宏观的所有特性,展示产品的生命周期的演进过程。当然,不止产品,生产产品的系统(生产设备、生产线)和使用维护中的系统也要按需建立产品数字孪生体 。