系统仿真工程师、数字孪生系统架构师、工业物联网平台开发人员、产品全生命周期管理人员。
理解Twin Builder在数字孪生体系中的定位(系统级建模、ROM降阶、IT/OT融合)。
掌握Twin Builder中进行多物理域系统建模、降阶模型生成、数据同化的方法。
能够独立完成从物理系统建模到数字孪生体部署的完整流程。
ANSYS Twin Builder概述:Twin Builder的产品定位(系统级数字孪生平台);与ANSYS其他仿真工具的集成关系;数字孪生体创建的核心流程(数据采集→模型降阶→系统集成→部署→验证)。
系统建模环境:Twin Builder的图形化建模界面;元件库(电气、机械、液压、热、控制);多物理域模型的搭建;求解器设置与仿真运行;结果后处理。
模型降阶技术(ROM):降阶模型(ROM)的概念与必要性(实时性要求);ROM的生成方法(线性降阶、非线性降阶);从ANSYS Mechanical/CFD生成ROM;ROM的验证与精度评估。
从3D模型生成ROM:ANSYS Mechanical结构模型的ROM生成流程;ANSYS Fluent/CFX流体模型的ROM生成流程;ROM的导出与在Twin Builder中的集成;ROM的实时仿真性能。
FMU/FMI标准:FMI(Functional Mock-up Interface)标准概述;从Twin Builder导出FMU;将第三方工具(Simulink、AMESim)生成的FMU导入Twin Builder;FMU的协同仿真模式与模型交换模式。
SCADE与控制系统集成:ANSYS SCADE(安全关键应用开发环境)简介;将SCADE开发的控制逻辑集成到Twin Builder;控制算法与物理模型的联合仿真;自动代码生成。
数据同化:数据同化的概念(利用实时观测数据更新模型状态);卡尔曼滤波在数据同化中的应用;Twin Builder中数据同化的设置;模型参数的在线校准。
IoT数据连接:Twin Builder与物联网平台的连接(MQTT、OPC UA);实时数据流的接入;传感器数据的解析与处理;数据的时序存储与查询。
数字孪生体部署:将Twin Builder模型部署到云端(Azure、AWS);部署到边缘计算节点;模型的轻量化处理;API接口的封装。
状态监测与故障诊断:基于模型的健康指标构建;残差生成与阈值设定;故障模式与影响分析(FMEA)的数字化;异常检测与预警。
预测性维护:剩余寿命(RUL)的预测方法;基于模型的方法与数据驱动方法的融合;维护策略的优化;Twin Builder在预测性维护中的应用案例。
综合实战项目:典型机电系统(如风机传动链、工业机器人、泵阀系统)的数字孪生体创建全流程,包含多物理域建模、ROM生成、IoT数据接入、数据同化、状态监测与部署。