數字孿生技術賦能工業智能化
http://www.moduwu.com 2020-12-15 14:17 來源：科技日報 李 艷
5G時代，“萬物互聯”，人類的連接技術到了前所未有的高度。隨著云和端之間更緊密連接，更多的數據被采集，新的技術開始涌現，數字孿生便是其中大熱的話題。數字孿生技術通過對物理對象構建數字孿生模型，實現物理對象和數字孿生模型的雙向映射，已應用于產品研發設計、生產制造等環節，并正向企業經營、城市治理等領域拓展，在提升效率的同時，還將推動企業生產經營和城市治理實現數字化基礎上的模式創新。
12月8日，海南省發布“十四五”規劃，在“加快建設智慧海南”中明確提及，要求“構建數字孿生治理體系”。
初見端倪，這個科技熱點全球關注
數字孿生在大眾領域可能尚顯陌生，但在2010年，美國國家航空航天局已明確將數字孿生納入其技術路線圖。近年來，數字孿生技術發展迅速，并開始在很多生產生活場景中得以應用。
在制造領域，通用電氣公司利用數字孿生技術，對飛機發動機進行實時監控、故障檢測和預測性維護，防患于未然；法國達索系統公司基于數字孿生開展對汽車研發的模擬仿真，為寶馬、特斯拉、豐田等優化產品設計，顯著縮短研發周期，大大降低了傳統物理測試方式的成本。
在城市治理領域，新加坡政府主導推動的“虛擬新加坡”項目，通過數字孿生實現動態三維城市模型和協作數據平臺；今年9月，北京“海淀區時空一張圖”開啟了旨在助力城市治理的“數字孿生海淀”序幕。
中國是工業大國，數字孿生的研究和應用有非常廣闊的空間，也得到了政策的大力支持。今年以來，國家發改委、工業和信息化部、國資委等部門相繼出臺相關文件，部署發展數字孿生技術，發揮其在培育新經濟發展、國企數字化轉型等領域的積極作用。
有益探索，數字孿生帶動傳統產業升級
“數字孿生依賴于諸多新技術的發展和高度集成以及跨學科知識的綜合應用，是一個復雜的、協同的系統工程，涉及的關鍵技術方法包括建模、大數據分析、機器學習、模擬仿真等。”傲林科技董事長劉震日前在接受科技日報記者采訪時表示。
劉震此前曾任微軟亞洲工程院院長，也是資深的國際電氣電子工程師學會院士（IEEE Fellow），在數字孿生領域深耕多年。他表示，具體到工業領域，構建企業級的數字孿生體面臨著數據來源復雜、口徑不一、非結構性數據多、業務模型復雜、計算量巨大等挑戰。可喜的是，國內已出現了全面運用數字孿生技術推動企業數字化轉型的有益探索。
以鋼鐵行業為例，其作為大型復雜流程工業，全流程工序內部生產數據獲取困難，絕大部分為過程不透明的“黑盒”。而基于事件網絡技術構建的企業級數字孿生體，使鋼鐵企業的采購、生產、銷售等全流程都得以透明化，通過對企業數字孿生體的模擬仿真，使用人工智能模型獲得優化策略，并把相關指令反饋到各生產經營部門去落地執行，形成了企業整體智能化優化的閉環。“傲林科技幫助我們快速響應市場需求，提升企業內資源要素的精準配置水平，實現了顯著的降本增效。”華東地區某鋼鐵企業相關負責人表示。
中國急需更多優秀的數字孿生技術和服務提供者
數字孿生的發展，正逐漸使其成為實現工業智能化的“關鍵基礎設施”。中國工程院院士李培根表示，新一代智能制造的重要應用是工業互聯網與數字孿生。中國工程院院士柴天佑認為，數字孿生技術將是未來智能系統的重要組成部分，是推動決策與控制一體化的重要數字媒介。
工業的數字化智能化轉型是國家確定的戰略目標。這一領域既有著廣闊的市場前景，也對供給側的技術和服務提供者提出了高要求：一是需要堅持自主創新，在人工智能、大數據等新技術領域不斷突破先進技術；二是需要深入理解所服務的工業行業，構建行業知識圖譜，實現信息技術與工業的融合發展；三是需要具備生態化思維。作為世界上最大的工業體系，中國工業的轉型之路既非一朝一夕之功，也非一家一企之事，而是需要一批兼具領先技術和落地意識的數字孿生技術和服務提供者，形成良性發展的生態圈，才能滿足供給側結構性改革的要求。
在劉震看來，數字孿生的發展將從一個產品、一臺設備、一條生產線等的孿生演進到更為復雜的以整個企業組織為對象的孿生，從而為工業企業生產經營提供智能決策輔助，最終從企業內部的協同走向產業鏈上下游的協同和優化。對數字孿生的深入研究和應用將有助于企業更好地參與到國內國際兩個經濟循環當中去。
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