面向未来的竞争

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第六届数字孪生体挑战赛(DTC 2024)筹备中

      作为工业4.0研究院支持,数字孪生体联盟举办的赛事,数字孪生体挑战赛(Digital Twin Challenge)已经举办了五届。2024年将举办第六届数字孪生体挑战赛(DTC 2024),继续开展颠覆性技术的探索应用。

      当前数字孪生体、人工智能和数据科学等新一代数字技术处于加速发展阶段,工业4.0研究院决定在未来3-5年,把人工智能作为数字孪生体挑战赛的主题。

      第六届数字孪生体挑战赛将秉承工业4.0研究院提出的“数字孪生体内嵌”(Digital Twin Inside)理念,把跟行业需求充分结合起来,利用多年积累的数字孪生体先进技术,打造一个良性发展的数字孪生体创新生态。

第六届数字孪生体挑战赛(DTC 2024)

      跟过去五届数字孪生体挑战赛一样,第六届数字孪生体挑战赛由工业4.0研究院遴选合作方,提供比赛应用场景,让参赛团队各显神通,展现其颠覆性创新的能力。

      针对人工智能的应用,第六届数字孪生体挑战赛计划聚焦两个方面:

      第一,AI/ML 驱动的数字孪生装备预测性维护应用。

      这是人工智能跟数字孪生模型结合的最佳应用,它也是数字孪生装备的杀手级应用(Killer App),较容易实现工业企业关心的实际价值。

      第二,基于数字孪生环境的物理系统建模仿真应用。

      新一代人工智能跟数字孪生体、数据科学的融合,给传统的建模仿真带来了新的机遇。

      工业4.0研究院分析显示,建模仿真正在发生翻天覆地的变化,参与第六届数字孪生体挑战赛的团队,可以选择理论研究、技术研发和原型设计等内容。

      正如DARPA通过系列挑战赛加速无人驾驶的到来,数字孪生体挑战赛为有能力开展颠覆性创新的团队提供条件,开创第四次工业革命的数字孪生体时代。

      有意报名参加第六届数字孪生体挑战赛的个人或团队,请关注数字孪生体挑战赛公众号的通知。

 

我国数字孪生体学术研究有哪些团体?

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体在DARPA、美国空军和工业4.0研究院等颠覆性创新机构推动下,近10年的进展非常迅速,在工业和军事领域产生了巨大的影响。

      国内学者关注到数字孪生体在学术研究上的价值,纷纷进入该领域,撰写了世界排名第一数量的论文,形成了中国特色的学术研究成果。

      本文结合到公开发布论文提供的数据,介绍和分析我国数字孪生体学术研究的基本情况,便于数字孪生体联盟成员更好找到自己的位置,更好把握我国数字孪生体产业的发展机会。

      需要提醒读者的是,工业4.0研究院人员不在学术期刊上发表研究成果,相关理论研究成果仅供内部使用,因此本文介绍的学术研究团队不涵盖相关内容。

中国数字孪生体学术研究团体

      在赵亮、许娜和张维等人撰写的《我国数字孪生研究的进展、热点和前沿》一文中,基于中国知网核心期刊数据库做了分析,提炼出北京航空航天大学、西安科技大学、河北工业大学、中国科学院沈阳计算技术研究所、东南大学、同济大学、暨南大学和清华大学等八家机构为核心的学术研究团体。

      对八大研究团体的关注重点来看,以机械自动化占比最高,其次是建筑领域。笔者认为,这基本代表了中国学术研究和产业实践的实际情况。

      以机械自动化为主的数字孪生体学术研究群体,大都从信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)平移到数字孪生体。众所周知,信息物理系统是德国工业4.0体系的核心,后来德国被迫通过“资产管理壳”(AAS,Asset Administration Shell)平移到数字孪生体领域,并围绕资产管理壳建立了德国工业数字孪生体协会。

编号 核心机构 特点 工业4.0研究院评价
1 北京航空航天大学 以自动化工程为基础,提出了数字孪生车间,跟西门子合作较为紧密 学术基础为信息物理系统(CPS),目前开始向军工领域延伸
2 西安科技大学 主要开展机械工程相关研究,包括机械人、掘进机等的数字孪生体应用 以煤炭行业为主要目标对象,跟中煤科工集团建立了合作关系
3 河北工业大学 以机械工程为主
4 中国科学院沈阳计算技术研究所 推动数字孪生算法设计、建模方法和三维检测等相关研究 跟中国科学院大学、国家工业信息安全发展中心和沈阳高精数控智能技术有限公司等合作
5 东南大学 以机械工程为主 跟陕西柴油机重工有限公司合作
6 同济大学 主要跟踪西门子的工业软件应用 中德学院为主
7 暨南大学 以物联网和物流工程为主 跟广东本地的经济需求结合
8 清华大学 主要是BIM的应用 建筑学院较为积极,目前积极向其他领域延伸

      赵亮等人撰写的论文通过数据库,对发布数字孪生体最多的核心期刊做了介绍,包括《计算机集成制造系统》《远程教育杂志》《中国机械工程》《油气储运》和《系统仿真学报》等,其中,《计算机集成制造系统》发文量高达46篇(截止到2020年)。

      我国学者撰写的学术论文主要集中在航空航天、未来教育和智能制造三大领域,除数字孪生体之外,高共现和中心性关键词包括智能制造、信息物理系统、断路器、人工智能、关键技术、虚实映射、大数据、体系结构和物联网,跟本人在《数字孪生体》一书提出的仿真、连接和数据三大流派基本吻合。

      国内一些领先的学者,同时还把研究推向了国际英文期刊,在国外刊物上发布了大量的学术论文,其引用量甚至排名世界第一,实现了学术成果量的绝对领先。

      DARPA和美国空军研究实验室是最早提出数字孪生体概念,并持续推进数字孪生体科学演变的机构,但限于遏制大国对手的需要,它们不仅主动放弃发布论文的机会,而且还尽量避免谈及数字孪生体,这一点读者可以从DARPA相关资料难以寻觅数字孪生体词汇就有所感受。

      正如美国国防部2023年11月16日发布的《国防工业战略》(National Defense Industrial Strategy)透露出来的,遏制中国和俄罗斯等大国对手获得数字孪生体先进技术,成为美军的国防工业战略需要。

      这意味着中国需要更高质量的学术研究成果,而不仅仅把研究局限到机械自动化和智慧城市等较容易撰写论文或获得资助资金的领域。

      要实现我国数字孪生体产业的繁荣,学术研究是必不可少的一环,这一点在当前美国推行经济武器化背景下尤为重要。

      知易行难,实现这样的目标需要学术界改变以量取胜,或以引用量取胜的评价标准,还需要学者拥有更宽广的胸怀和更远大的抱负,敢于挑战权威,愿意长期在该领域开展研究。

      当然,我国科研管理机构或评价部门有可能是所有问题的关键。

 

第五届数字孪生体挑战赛获得圆满成功

      2023年12月底,根据报名并完成各阶段比赛任务的参赛团队最终呈现的结果,第五届数字孪生体挑战赛(DTC 2023)组委会遴选了最终的获奖团队,并授予参与X计划的权利。

      为了推进建模仿真工作,第五届数字孪生体挑战赛提供了数字模拟器和X无人作战两个赛道,多只来自高校和企业的专业团队报名参加了各阶段赛事,展现了不同寻常的学习能力,顺利进入最终的决赛。

第五届数字孪生体挑战赛

      参与第五届数字孪生体挑战赛的团队得到X创业基金的资助,同时还获得工业4.0研究院技术团队的指导,各参赛团队对两大赛道的任务体现了创新思路,得到了组委会专家的好评。

      在第五届数字孪生体挑战赛获奖的团队,除了得到丰厚的奖金,还可以根据协商加入工业4.0研究院的X计划,得到X创业基金的进一步资助,让有意愿深入开展研发的团队继续围绕真实的客户需求,提供具有颠覆性创新价值的解决方案。

      按照第五届数字孪生体挑战赛计划,对建模仿真拥有较好基础的参赛团队(不论是否获奖),可以参加AFSIM开源项目计划,重点解决战术数据链的建模仿真问题,所有参与团队均可以获得一定补助。

      对于后续的安排,将邀请参赛团队参加工业4.0研究院近期提出的“数字孪生体内嵌”(Digital Twin Inside)计划,部分获奖的参赛团队可以获得项目机会或特权奖励,参加国家部委或知名企业相关项目工作。

      工业4.0研究院将听取各方意见,继续改善数字孪生体挑战赛体系,举办好2024年度的第六届数字孪生体挑战赛。

 

工业4.0研究院2024年主题:数字孪生体内嵌

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体的发展进入了新的发展阶段,为此,工业4.0研究院根据产业生态状况,确定2024年主题为“数字孪生体内嵌”(Digital Twin Inside)。

      在DARPA、美国空军以及工业4.0研究院等多方机构努力下,数字孪生体的科学体系逐步形成,推动该技术将进入创新应用阶段。

      当前,数字孪生体行业发展出现分化,部分行业人士或企业过度消费该概念,导致客户对数字孪生体产生怀疑,迅速把该领域变成一个“传统”的行业。

数字孪生体内嵌

      工业4.0研究院秉承初心,在数字孪生体的科学、技术和工程整个链条上布局,经过多年的努力,已经成为数字孪生体体系中的关键角色,运行了全球第一个数字孪生体联盟,比美国同类型机构早了7个月。

      针对数字孪生体科学体系,工业4.0研究院开展了长期的研究,以2020年发行的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》为代表,迄今指导了数百家企业的数字孪生体应用探索。

      对于数字孪生体未来的发展,工业4.0研究院判断,在行业分化环境中,蕴含大量的产业应用机会,但过度营销的客户不太容易因概念而下定决心创新。

      为此,工业4.0研究院决定在未来3年左右的时间,采取“数字孪生体内嵌”(Digital Twin Inside)的策略,即不再突出数字孪生体的体系,而让数字孪生体融入到客户关心的解决方案中,驱动数字孪生体行业持续创新发展。

      工业4.0研究院院长胡权指出,在落实数字孪生体内嵌策略的过程中,应重视人工智能和数据科学两大通用目的技术的融合,瞄准工业和军事两大领域的颠覆性创新需求,打造几个典型的应用场景,推动数字孪生软件工程的成熟。

      正如个人电脑时代英特尔提出的Intel Inside,数字孪生体内嵌体现了技术创新生态的思路,有助于遏制恶性竞争,提升工业4.0研究院在行业中的地位。

      欢迎认同工业4.0研究院理念的行业企业或投资机构,共同分享“数字孪生体内嵌”绽放异彩的时代机遇。

 

《数字孪生体报告(2024)》发布了

      按照预定计划,由工业4.0研究院编写,达钯科技发展中心(DAPA)支持,数字孪生体联盟发布了《数字孪生体报告(2024)》(Digital Twin Report 2024),引起了国内外人士的关注。

      《数字孪生体报告(2024)》洞悉行业发展趋势,为数字孪生体联盟成员提供了一个了解行业全貌的机会。

      在刚刚发布的年度报告中,工业4.0研究院以“在分化中迈向‘数字孪生+’纵深应用”为题,重点分析了中美两个国家的情况,并指出,数字孪生国防应用处于领先,当前数字孪生软件体系正在形成中。

数字孪生体报告(2024)

      作为DARPA十多年前提出的概念,数字孪生体得到了美国国防部高度重视,并投入大量资金开展基础科学研究,近期确定了数字孪生体的科学体系,再次在该领域确定了基础研究的领先地位。

      不仅如此,以洛马公司、波音公司、通用电气、亚马逊以及特斯拉等公司为代表,美国正在推动数字孪生软件体系的建设,企图成为未来数字孪生体产业供应链的主导者。

      由于中国缺少数字孪生体基础研究,企业客户往往关心热门技术带来的实际效用,数字孪生体经过最近几年的热炒,成为了不少客户闻之色变的概念,不敢尝试或使用数字孪生体解决方案,宁愿用其他概念包装其应用。

      受到过度推销影响的行业众多,包括智慧城市、机械制造、电力电网、水利工程和航空航天等领域,这些行业既是数字孪生体应用的拥抱者,当前又成为对数字孪生体评价不高的行业,成为我国分化非常严重的代表。

      美国把数字孪生体列为改变世界的关键领域之一,并认为该技术对国防安全有重大作用,因此,它针对中国等设计了完善的应对策略,要求在基础研究、关键技术和应用示范等方面设置障碍,据最近几年的发展来看,它取得了预期的效果。

      虽然数字孪生体世界处于分化中,但是一些具有远见的企业在蛰伏中,期待在数字孪生体产业爆发的时候,能够成为其中的一部分。

      《数字孪生体报告(2024)》预测,在未来5年时间,数字孪生软件体系将基本建成,美国将主导该产业链,数字孪生体典型应用将逐步浮出水面。

      建议数字孪生体联盟成员做好准备,进入2024年的“数字孪生+”纵深应用浪潮中。