数字孪生作为优化生产职业健康安全体系的工具

在当今世界，数字技术在包括生产和管理在内的人类活动的所有领域中发挥着越来越重要的作用。其中一个前景广阔的方向是使用企业的数字孪生（Digital Twin, DT），它们是真实对象和过程的虚拟模型。这些模型是利用现代信息技术和数学方法创建的，能够获取有关企业状态的准确且最新的数据，并预测其发展。

什么是数字孪生？

数字孪生（以下简称 DT）是一个可学习的系统，由一组不同系统组件的数学模型组成，并持续从传感器收集信息。这些信息会根据实际测试结果进行校正，系统会预测其在整个生命周期内的行为。数字孪生允许在虚拟世界中模拟真实对象的行为。

数字孪生的概念大约在二十年前首次被提出，作为一种具有明显优势的创新综合工具：实时监控、模拟和预测。本质上，它是真实对象的虚拟副本，并与其进行数据交换。从那时起，这个术语已变得家喻户晓，数字孪生本身的功能也逐年增强。

数字孪生进行实时监控和数据收集的能力取决于模拟环境中物理对象之间以及与企业信息系统中外部环境的交互。数据分析基于大数据处理算法和机器学习工具。将这些技术结合并在一个或多个项目中实施，需要技术能力、深厚的知识和技能。

直到最近，创建数字孪生还是一项相当复杂的任务，但由于物联网、5G网络、云计算和人工智能等数字技术的突破性发展，情况发生了变化，如今数字孪生已成为主要的科技趋势之一。

数字孪生是如何工作的？

数字孪生由三个主要部分组成：物理对象、其虚拟副本以及两者之间持续的数据交换。其独特之处在于，输入数据使用的是同时运行的真实设备的传感器信息。工作既可以在线（on-line）模式进行，也可以离线（off-line）模式进行，之后可以将数字孪生的输出数据与真实数据进行比较，发现异常并找出原因。

HSE专家使用数字孪生有哪些好处？

对于HSE专家来说，数字孪生在风险分析、生产安全措施的规划与控制以及员工培训方面开辟了新的可能性。

• 风险评估： 数字孪生允许创建企业的详细模型，考虑到其所有特定特征以及不同组件之间的联系。这使得进行风险分析并识别最脆弱的区域和过程成为可能，并制定预防突发情况和降低员工受伤可能性的措施。
• 措施规划与监控： 数字孪生提供了提前评估计划中的HSE措施有效性的机会，例如设备更新、引入新技术或改变工作流程。这允许选择最有效的解决方案，并在实施的所有阶段跟踪措施的执行进度。
• 员工培训： 数字孪生可用作培训人员的模拟器。这使得员工能够在尽可能接近真实的环境中接受培训，从而提高培训效率并减少实际工作中的错误几率。此外，使用数字孪生可以显著降低进行HSE测试和研究的成本，因为虚拟模型允许在不危及人员和环境的情况下进行试验。

然而，值得再次指出的是，数字孪生的应用要求HSE领域的专家具备一定的信息技术知识和技能。因此，为了充分实现这些可能性，有必要对HSE员工进行额外的培训并提高其专业水平。

因此，企业数字孪生是HSE领域一个前景广阔的方向，能够提高工作效率并改善企业的劳动条件。