数字孪生在智能工厂的创新实践（27页-亚马逊）

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© 2022, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. 数字孪生在智能工厂的创新实践 陈雪杰 制造业架构师 亚马逊云科技 数字孪生 物理系统的一种生动的数字化表示形式， 能够动态更新以模拟物理系统的结构、状 态和行为，并用于驱动业务收益 为什么需要数字孪生 成本节省 更快，更智能，更安全，更便宜 解决远距离问题 远程方案 更好的交互体验 with Insights 数字孪生有什么要求 • 保真度要求 • 扫描频率（设备是否经常更改设置？） • 数据延迟、连接细节（实时性如何？） • 3D 模型，详细视图 • 遥测数据叠加 • 扫描仪、传感器、物联网 • 远程位置的安全性、身份验证、访问、可用性 构建数字孪生的三个关键挑战 访问物理系统数据 创建生动的 数字映射 驱动最佳收益 Amazon IoT TwinMaker 通 过 轻 松 创 建 现 实 世 界 物 理 系 统 的 数 字 孪 生 体 来 优 化 操 作 随时随地轻松访问数据 准确地对您要构建的环境进行建模 创建身临其境的三维视图 Preview! © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 目标: 通过网联工人的视角来优化生产运营 解决方案: 使用Amazon IoT TwinMaker建立一个可 操作的数字孪生，以远程查明需要现场关注的区域 结果: 提高了现场作业的生产力和效率，以及环境、 健康和安全方面的优势 © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 为设计、制造和服务创建综合数字孪生的软件领导者 集成Amazon IoT TwinMaker与西门子 Xcelerator产品线 共同提供新的数字孪生解决方案，从最简单的使用案例到最 复杂的使用案例，都可以扩展 © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. 允许在Carrier公司的Abound平 台内为楼宇业主和运营商提供智 慧楼宇/网联空间的3D可视化。 使用IoT TwinMaker创建数字孪生-- 将运营数据和洞察力与每个建筑的 空间环境关联起来 简化决策和纠正行动 © 2021, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Amazon IoT TwinMaker – 工作原理 Amazon IoT TwinMaker 数字孪生 运营 规划 运营和维护历史数据 实时流程数据 实时IoT传感器数 据 CAD/BIM 模型 点云扫描 视频源 地理空间 元数据 基于统计学和物 理学的模型 集成的资产模型 3D视图 见解 最终用户应用程序 Amazon IoT TwinMaker – 功能 数据连接器 使用内置连接器访问来自 不同来源的数据，或轻松 创建自己的连接器到亚马 逊云科技和第三方数据源 模型构建 创建实体以虚拟表示物理系 统，指定它们之间的关系， 并将它们连接到不同的数据 源以形成数字孪生图 场景创作 将现有的三维视觉模型与 来自数字孪生图的真实世 界数据结合起来，构成你 的物理环境的交互式三维 视图 应用工具集 使用Amazon Managed Grafana或亚马逊云科技合 作伙伴的产品将数字孪生 集成到支持3D的应用程序 中，以便最终用户监控和 改进运营 数据连接器 多个来源：融合不同来源的数据（例如 IoT 传感器 数据、视频源、文档和维护历史记录） 数据保持原样：连接到现有数据源，无需将数据移 动到中心位置 与 Amazon 集成：Amazon IoT SiteWise、S3 和 Kinesis Video Streams 的内置连接器 对任何来源开放：灵活的框架可将您自己的连接器 写入其他 Amazon 服务（例如 Timestream）或第 三方数据源（例如 Snowflake 或 OSIsoft PI System） Amazon IoT SiteWise Amazon S3 Amazon Kinesis Video Streams Amazon Timestream Amazon IoT TwinMaker 模型构建 灵活建模：使用可创建知识图谱的 灵活框架对物理系统进行建模 添加上下文：跨不同数据源使用通 用元数据 数据通用接口：使用单一、统一的 API 接口访问所有连接的数据存储， 而不是单独查询单个数据源 无需移动数据：避免构建另一个数 据湖 管理变化：随着物理环境的发展， 轻松更新数字双胞胎 Facility Equipment 1 Equipment 2 Amazon IoT SiteWise component Amazon IoT SiteWise store S3 component Amazon S3 data lake Data sources (components) Child entities … Top-level entity BYO component Any data store 场景创作 使用现有视觉效果：导入转换为标准 gITF 文 件的 3D 模型（例如 CAD/BIM 文件或点云扫 描） 轻松定位：使用简单的构图和定位工具，对物 理空间及其内容的 3D 场景进行构图和排列 轻松放置：为动态实例化和放置创建绑定 附加数据：添加 2D 图表和图表、交互式视频 和传感器数据叠加、来自互联机器学习 (ML) 和模拟服务的见解以及设备文档 管理变化：随着现实世界的变化而轻松更新 应用工具集 低代码应用：Amazon Managed Grafana 和开源插 件 开发人员 SDK：自定义应用程序开发或与 Amazon 合作伙伴解决方案集成 开源 GitHub：有关使用 Amazon IoT TwinMaker 以及与 Amazon 合作伙伴工具和服务集成的示例代 码、教程和说明 Amazon Managed Grafana Corporate data center Factory Machines Amazon Cloud Amazon IoT Twinmaker Amazon Managed Service for Grafana Amazon IoT SiteWise Amazon Timestream Amazon S3 Amazon Kinesis Video Streams Data/MetaData Ingestion Amazon Lambda Connectors Digital Twin 1 2 3 4 5 7 1. 在企业数据中心通过边缘计算 收集工业设备数据。 2. 数据中心的服务器将元数据 和遥测数据发送到他们选择 的 Amazon IoT 服务，例如 Amazon IoT Sitewise、 Amazon Kinesis Video Stream、Amazon Timestream 或 Amazon S3. 3. Amazon 服务通过为实体和 组件配置的 Amazon Lambda 连接器获取数据并 连接到 Amazon IoT TwinMaker。 4. 连接器 Lambda 函数将同步 来自 Amazon 服务的数据 5. Twinmaker 将从源同步的数 据和实体呈现为可视形式 6. Twinmakers Scene composer 将遥测数据映射到 TwinMaker的是实体中。 7. 遥测数据可以在 Grafana 上 以图形方式表示，并且可以 设置通知，这些通知可以与 TwinMaker 中的Scenes场景 Composer进行可视化集成。 Scenes 6 Amazon IoT Greengrass Protocol Conversion Collection Gateway Industrial devices 参考架构 利用TwinMaker创建数字孪生的工作流 创建 Workspace Entity/Component Modeling 增加流式洞察 构建3D model and Scene 创建Web应用 1 2 3 4 5 步骤 1: 创建 Workspace Workspace 拥有所有需要创建数字孪生的资源物理系统模型 • 数据存储的连接器 • 流媒体应用 • 资源：2D/3D 文件、文档等。 • Tag It can also serve as a security boundary Workspace Modeling Insights 3D scenes Web app 步骤 2: Modeling Models 拥有实体和组件 • 实体（Entities）: 物理系统的数字表示 • 组件（Components）: 与数据存储的连接 RPM Cookie mixer Factory1 Conveyor belt Speed Power feeds contains feeds … Packing machine Number Weight feeds … feeds contains Components Entities 表达实体之间的自定义关系 使用组件：避免构建另一个数据存储 从数据存储中引入schema作为实体属性 创作您自己的组件 Workspace Modeling Insights 3D scenes Web app 步骤 3: Streaming insights • 丰富你的时序数据 • 使用分析引擎增加洞察 (ML, simulations) • 把结果存到数据存储中 Stream data in/out Data sources, sinks Stream processing engine ML, simulations Run time streaming Workspace Modeling Insights 3D scenes Web app 步骤 4: 创建可视化 scenes 场景是你的物理系统的视觉表现 通过标准 GLTF 文件导入 3D 模型 将资产放置在场景中 为动态实例化、放置创建绑定 添加数据绑定的交互式“小部件” Workspace Modeling Insights 3D scenes Web app 步骤 5: 创建Web应用 为操作人员创建定制化控制台 Workspace Modeling Insights 3D scenes Web app ALWAYS DAY 1 不忘初心、砥砺前行 © 2022, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved. Thank you!