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兵在掌上阅 亮剑弹指间

让数字孪生技术助力装备动员


■韩秋露

当前,数字孪生技术方兴未艾、颇受关注。何为数字孪生?比如建一座大楼,可在虚拟空间按照1∶1比例建一个3D模型,通过模拟建设,实现建筑材料的精准计算与楼内管线的合理衔接。这种等比例构建3D模型并以此促进实体建设水平提高的技术,就称之为数字孪生技术。

正是看中了数字孪生技术的显著优势,世界军事强国纷纷采用此项技术,加速新型高端装备研制、生产模式创新。例如,美国洛克希德·马丁公司借助此项技术,打造“智能空间平台”,将F-35战斗机生产周期由22个月缩短至17个月。法国达索航空公司将数字孪生技术应用到新型战斗机研发设计中,使研发成本降低25%。

美国更是建立起数字孪生理论与技术体系,将其视为“改变游戏规则”的颠覆性机遇。2019年3月,美国海军使用“虚拟宙斯盾”系统,首次取得实弹拦截试验成功,成为数字孪生技术应用的里程碑事件。

由此可见,数字孪生技术在武器装备领域的推广应用具有广阔前景。而武器装备的紧急研制、快速生产和维护维修,是打赢战争、夺取胜利的重要条件。国防动员工作者应紧紧抓住数字孪生等高新技术带来的宝贵机遇,乘势而上、顺势而为,改变传统装备动员耗时长、成本高、效率低,难以跟上信息化战争节奏的状况,实现装备动员“快速、精确、高效”。

针对动员需求,可在虚拟空间建立数字模型,将设计—样品制造—测试—模具修改—样品再制造为一周期的传统研发模式,变为建立数字模型—分析测试—修改信息模型—定型生产为一周期的虚拟研发模式。

显而易见,在虚拟研发模式中,数字模型修改不涉及实体样品,修改时间短、成本低,通过调整参数,即可实现不同型号产品快速、灵活的转换,必将大大缩短新型装备的研制、定型时间。特别是对于个性化、小批量的特殊装备研发,其优势将更加明显。

借助数字孪生技术,可建立虚拟生产线,缩短产品制造周期,提高生产效率。首先,将装备本身、机械加工设备以及装备制造过程涉及的全部实体,映射到虚拟空间,形成虚拟生产线。然后,通过对虚拟生产线的全过程分析、关键指标监测、问题预测等,优化大型机械加工设备布局,减少无效工时,改进生产流程,为打造科学、高效的装备实体生产线先行先试、蹚出路子。

一般来说,武器装备性能越先进,维修维护难度越大。依托数字孪生技术,可有望解决这一问题。具体做法是:装备交付使用前,在虚拟空间建立装备数字模型,获取、存储装备相关信息。装备使用过程中,通过传感设备,不断将运行数据发给维护维修人员,通过数字模型与物理实体的持续信息交互,实现对装备状态的实时监测。

在此基础上,根据前期维护维修记录,对装备进行故障预期诊断,发现风险点,打好主动仗,缩短维护维修等候时间,加快维护维修进程,提高维护维修效能。

(作者单位:国家发展改革委经济与国防协调发展研究中心)

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