西門子研究人員正在研發(fā)燃氣輪機的虛擬拷貝，這有望在預(yù)測性維護和維修領(lǐng)域掀起變革。研究人員基于來自傳感器的即時數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，利用VR眼鏡實現(xiàn)了對燃氣輪機數(shù)字化雙胞胎的可視化。

西門子先進的燃氣輪機配有500多個傳感器，可以持續(xù)不斷地記錄壓力狀況、溫度和組件應(yīng)力等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)軟件評估后可幫助燃氣輪機操作人員輕松追蹤對運行至關(guān)重要的參數(shù)。

不過，傳感器數(shù)據(jù)的益處不止于此。工程師還可利用這些數(shù)據(jù)來創(chuàng)建燃氣輪機的數(shù)字化雙胞胎，即它們在虛擬世界里的拷貝，以便遠程監(jiān)控系統(tǒng)并盡早解決維護問題。

2017年，西門子中央研究院的專家成功實現(xiàn)了這一點。在不斷搜尋新的數(shù)據(jù)集以改進創(chuàng)新算法的過程中，西門子專家在西門子發(fā)電服務(wù)集團中找到了他們想要的東西——的西門子燃氣輪機傳感器數(shù)據(jù)和運行記錄。

在燃氣輪機的VR模型中，復(fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為色彩以幫助觀眾輕松理解信息的含義。在此例中，不同色彩代表了溫度差異。

遠程維護的未來

西門子中央研究院VR研究團隊負責人Ulli Waltinger表示：“許多人都不愿意分享他們的數(shù)據(jù)。但他們其實無需擔心，因為我們可以保證所有數(shù)據(jù)都是保密的。而且，在將這些數(shù)據(jù)用于研究之前，我們也會對它們先做匿名處理。”為了改進用于預(yù)防性維護、圖像識別和功能優(yōu)化等的算法，研究人員需要大量數(shù)據(jù)集。團隊成員Felix Buggenthin是一位機器智能專家，他補充道：“我們需要利用這些數(shù)據(jù)集來開發(fā)新的應(yīng)用。”

現(xiàn)在，西門子中央研究院的研究人員能夠利用傳感器數(shù)據(jù)、燃氣輪機的三維模型（由西門子發(fā)電與天然氣集團提供）以及他們掌握的控制中心和維護工作的專業(yè)知識，來展現(xiàn)未來對復(fù)雜機器進行遠程維護將是什么樣子。

新的研究成果將有望塑造遠程維護的未來。Ulli Waltinger（中）與同事Felix Buggenthin（左）和Jan-Philipp Fahlbusch在他們位于慕尼黑的實驗室里。

磨損的顏色

戴上VR眼鏡后，研究人員步入了一間放有燃氣輪機數(shù)字化雙胞胎的虛擬大廳。在這里，由計算云提供的傳感器數(shù)據(jù)展現(xiàn)了包括燃燒溫度和旋轉(zhuǎn)速度等信息在內(nèi)的燃氣輪機的運行狀態(tài)。這些數(shù)據(jù)共同構(gòu)成一個多維度的信息綜合體。Jan-Philipp Fahlbusch在項目中負責VR環(huán)境的開發(fā)。他解釋道：“開始時，我們利用數(shù)據(jù)做了許多不同的嘗試。這個項目的挑戰(zhàn)就在于如何以易于理解的方式展現(xiàn)所有傳感器數(shù)據(jù)。”

對數(shù)字空間的自由操縱為研究人員提供了應(yīng)對挑戰(zhàn)的方法。舉例來說，借助數(shù)字空間的虛擬屬性，他們可以利用某種“X光眼”來透視機器內(nèi)部，或改變組件顏色以體現(xiàn)不斷變化的溫度或速度。

由此，西門子的研究人員可以模擬燃氣輪機當前運行情況并利用人工智能程序來展現(xiàn)其它不容易獲取的數(shù)據(jù)，例如利用顏色來表明預(yù)期的組件磨損以便及時采取維護措施，避免不必要的停機。

如果這種基于燃氣輪機實時數(shù)據(jù)的模擬被放入云端，維護工程師就可以從世界任何地方進入這個數(shù)字空間并共同解決問題，這將為西門子開啟全新的業(yè)務(wù)機會。