[发明专利]具有耦合子系统模型和数字孪生的操作优化分配控制系统

说明书

公开了用于优化业务操作和资产系统的优化系统和方法。系统包括对应于资产系统的数字孪生；与业务操作相对应的业务模型；和电子控制单元(ECU)。ECU编程为：实施资产优化器模块，其中实施资产优化器模块将多个数字孪生互连以用于优化；执行资产优化器模块，其中，资产优化器模块优化数字孪生，以获得资产系统的一个或多个优化参数；实施系统优化器模块，其中，系统优化器模块接收一个或多个优化参数和业务模型；执行系统优化器模块，其中，系统优化器模块生成业务模型的操作协议；以及向用户输出操作协议以在现实世界资产系统中实施。

技术领域

本申请涉及利用数字孪生(DT)执行优化和控制资源分配的系统和方法，并且更具体地，涉及利用DT捕获多个DT之间的物理流与受控制的对象在现实世界中所受的业务状态流之间的交互的系统和方法。

背景技术

数字孪生(DT)是所公开的实施例中的机器的数字版本。一旦创建，DT即可用于以现实世界系统的数字表示来表示机器(其本身可以被描述为系统实施的处理的DT)。创建DT，使其反映相应机器在操作能力，可靠性和效率方面的形式和行为。另外，DT可以反映更大系统(例如物理和/或业务系统)中的机器的状态。例如，可以将传感器放置在机器上，以从中继到远程DT的物理对象捕获实时(或接近实时)数据。然后，远程DT可以进行必要的任何更改，以维持其与孪生资产的对应关系。例如，然后优化控制分配可以更改规定的操作占空比和维护动作，以在选定的时间间隔实现业务系统关键处理指标概率。

常规DT实施方式的设计重点是对象级行为。DT技术的当前焦点是创建对象的数字对应，其可用于识别机会，以提高对象在其物理能量转换中的效率以及在操作使用中的可靠性。例如，已经证明，风力涡轮的DT可比没有DT的风力涡轮多提供高达20％的能量容量。这是通过收集，可视化和分析来自风力涡轮的数据，使用预测分析以辅助操作策略规划和操作中的动态控制(受生命和物理约束)来实现的。这是对象级空间DT，因为它仅在操作期间捕获对象。

其他常规系统采用具有对象级时空DT的广阔视野。该DT从设计，工程，生产，操作，服务，维护，寿命终止和财务角度捕获对象的特性。为了捕获时空方面，某些系统使用整体表示方法，其中对象的数字表示汇总了不同生命周期阶段所需的所有方面和数据。称为机电对象的这种方法可能不会有效，因为所有必需的数据和分析的汇总会使所得对象很快变得膨胀。此外，这种DT无法捕获不同DT之间的交互流或对象在现实世界中所受的业务流。

因此，需要动态地和最佳地导出DT，并且然后使用它们来捕获多个DT与对象在现实世界中所受的业务流之间的交互流的系统和方法。

发明内容

在一个实施例中，一种系统，包括：多个数字孪生，该多个数字孪生与一个或多个资产系统相对应；一个或多个业务模型，该一个或多个业务模型与一个或多个业务操作相对应；以及电子控制单元(ECU)。ECU被编程为：实施资产优化器模块，其中实施资产优化器模块将多个数字孪生互连以用于在时间范围内优化，其中，资产优化器模块根据精度，时间覆盖范围，计算时间或对方差的贡献中的至少一个来选择多个数字孪生以进行优化；在时间范围内执行资产优化器模块，其中，资产优化器模块优化多个数字孪生的一个或多个参数，以获得一个或多个资产系统的一个或多个关键处理指示器；实施系统优化器模块，其中，系统优化器模块接收一个或多个优化参数和一个或多个业务模型；执行系统优化器模块，其中，系统优化器模块生成一个或多个业务模型的一个或多个操作协议；以及向用户输出一个或多个操作协议以在被动态控制的现实世界资产系统中实施。