面向未来的竞争

<< >>

胡权:再谈数字孪生体三大流派

      早在2019年,笔者就提出数字孪生体分为三大流派,分别为仿真派、连接派和数据派。这个结论在后续出版的图书及承接军委项目中得到进一步的阐述。

      在2020年出版的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》中,对数字孪生体三大流派的特点,结合到数字孪生体关键技术做了分析;进一步在承接军委装备数字化的研究中,对如何开展数字孪生装备工作做了详细的分析。

      最近一段时间,不少行业人士谈及数字孪生体产业发展情况时,仍然有不少困惑,其中最突出的就是数字孪生体应用的价值问题,他们大都反馈,企业不认同现在提供的数字孪生体解决方案。

特征 仿真派 连接派 数据派
价值诉求 实现高精度的仿真 实现网络连接和资产管理 实现数据反馈的机制
优势 能够实现对物理系统的高保真描述 能够实现大面积的物体管理 能够实现数据驱动的分析,灵活度高
技术流程 在仿真基础上,通过选择控制点,建立联合仿真分析,提出质量管理优化的解决方案 • 对物理设备或系统建立数字孪生模型

• 对采集的数据进行分析

• 在分析基础上,提出维修保障等质量管理建议

• 建立物理系统或传感器的数字孪生模型

• 对比物理和数字(或虚拟)传感器的数据,建立反馈

• 通过不断反馈的闭环,让物理和数字传感器特性同步

挑战 计算量大,成本高 对目标对象描述精度不够 对目标对象仿真不足
发展方向 多学科设计分析和优化 资产性能管理 动态数据驱动应用系统
示例 Phoenix Integration的ModelCenter GE的Predix提供资产性能管理 美国空军研究实验室的无人系统和DARPA的X-DATA

来源:军委资助研究项目

      事实并非如此,我国数字孪生体产业发展出现这样的状况,跟我国过去40年外生创新的习惯有关系。

      所谓外生创新,它指的是来自客户需求的创新,诸如不少企业提供的可视化解决方案,就是外生创新;与之对应,还有内生创新,即来自技术本身的突破带来的创新应用,我国几乎没有这样的应用,因为国内企业大都不重视理论研究。

      我国科研体制有一定局限,从高校及科研机构的资金来源来看,大都受制于科技部、教育部等评价体制的要求,如果这些评价体制内的评审专家不理解,不认同,那么新型的概念及技术就没有了支持来源。数字孪生体就遇到了这样的困境。

      即便有部分资金支持,但国内学术界追求各种因子,以及各种难以明说的原因,也难以支持一个有多方争议的技术,更何况不少功成名就的院士已经对数字孪生体下了结论:数字孪生体不就是仿真嘛。

      为了描述各界人士对数字孪生体的认识,笔者设计了三种视角的数字孪生体流派,这三种流派各自有自己的核心价值观,同时也有自己的核心商业述求,能够代表行业人士对该概念体系的基本认识。由于《数字孪生体》一书有详细论述,本文不做分析讨论。

      对于笔者在各种场合提到的数字孪生体应用典型案例,例如特斯拉、苹果等,由于缺乏所谓来自美国的公开资料,一些行业人士选择不相信。之所以出现这些行业人士不相信特斯拉及苹果采用了数字孪生技术,是因为这些公司都没有公开表示自己采用了数字孪生体。

      笔者认为,这本质上是研究方法的认同问题,一些做实际工作的人士,通常是眼见为实,对于看不到的东西,自然会怀疑,或者他们希望笔者提供完备的证据,但考虑到国内常见的抄袭作风,还是不与其争论为好。

      时间会证明一切。

 

      作者:胡权,工业4.0研究院院长,数字孪生体联盟理事长

 

通知 | “战场元宇宙”项目征召创始合伙人

      N8加速平台战场元宇宙项目有了新进展。

      战场元宇宙(Meta Battlefield)项目计划以VR/AR为基础的元宇宙技术,主要价值在“可视化”,可以用在“数字孪生+”的初级阶段。数字孪生战场实验室经过一年的努力,基本解决了战场元宇宙关键技术问题,具备实际应用的条件。

      目前征召创始合伙人。

战场元宇宙

      根据战场元宇宙目标,邀请能完成以下任务的合伙人加入:

      任务一:数字孪生地球合伙人

      针对某作战想定的场景需求,开发数字孪生地球的平台(已有部分成果),突破数据、模型、算法,构建一套战场元宇宙数据体系。

      任务二:VR/MR技术合伙人

      暂定采用Oculus设备,基于战场元宇宙平台,开发元宇宙应用。

      任务三:基于战场元宇宙的兵棋推演合伙人

      对作战仿真有深入的研究,能根据需求设计兵棋推演流程。

      该项目为工业4.0研究院的孵化项目,资金来自“D加速基金”,目前已经有多个感兴趣的客户。预计该创业项目孵化期为1年,工业4.0研究院原则上1年后退出该项目,由创始合伙人继续运行或终止。

      所有创始合伙人均能领取一定的工资,并能获得该项目原始股份。

      如果你对该项目感兴趣,并准备参与该项目,请发送邮件:

      innobase@qq.com

      或直接联系你认识的工业4.0研究院任何人员,告知你参与战场元宇宙项目的想法。

 

工业4.0研究院发布“N8加速计划”

      自2022年5月17日启动“点肆100”以来,经过100天的努力,工业4.0研究院公开发布了60篇文章,探讨了数字孪生维护(Digital Twin Maintenance)和数字战役(Digital Campaign)等主题内容,吸引了数千位行业人士的关注。

      为了进一步落实“数字孪生+”战略,工业4.0研究院将于9月1日启动“N8加速计划”(N8 Accelerator),该计划预计持续100天,面向多个领域推动系列数字工程项目落地实施。

N8加速计划

      N8加速计划聚焦维护及使用两大痛点,落实三项重点任务:

      任务一:数字空军系列开放课题

      基于工业4.0研究院收集整理的美国空军数字转型(即“数字空军”,Digital Air Force)大量资料,对其过去3年期间开展的工作进行总结、分析和研讨,撰写100篇文章,将发布在“数字孪生战场”公众号上。

      对该主题感兴趣的行业人士可以申请参加开放课题,获得美国空军过去3年的数字空军相关资料,参与系列文章撰写工作。

      有意参与开放课题人员,请发送邮件(请写明姓名、单位及职务等,并介绍申请理由)到邮箱:

      innobase@qq.com

      任务二:装备数字孪生维护应用

      结合第四届数字孪生体挑战赛(DTC 2022)各项要求,N8加速计划将选拔团队参与合作方数字工程项目,为飞行器、船舶、机车、汽车及矿山等行业装备提供数字孪生维护应用服务。

      N8加速计划依托“项目管理办公室”(PMO,Project Management Office),发挥数字孪生化工程中心和算法工厂(Algorithm Factory)的优势,为合作方数字工程项目保驾护航。

      翼络数字、点肆公司将免费提供技术支撑服务。欢迎数字孪生体联盟成员参与支撑工作。

      任务三:战场元宇宙创业项目

      以VR/AR为基础的元宇宙技术,主要价值在“可视化”,可以用在“数字孪生+”的初级阶段。数字孪生战场实验室经过一年的努力,基本解决了战场元宇宙关键技术问题,具备实际应用的条件。

      经与数字孪生体联盟成员商议,拟围绕地球物理场监测,新设“战场元宇宙”(Meta Battlefield)创新项目,引入创业资本及产业资源,参与“快响”等创新计划。

      该创业项目实施周期为1年,即:工业4.0研究院原则上1年后退出项目,由创业团队继续运行或终止。

      欢迎行业人士莅临N8开放创新平台(地址:北京市海淀区光耀东方广场N座8楼,联系人:王经理,微信:wangmfbj),现场观摩PMO各项创新项目,并与项目经理洽谈项目合作。

 

工业4.0研究院副院长王明芬参加绿色产业研讨会

      为进一步增强绿色产业核心竞争力,帮助我国制造加快迈向全球价值链中高端,联想与战略合作伙伴英特尔举办的“绿色产业智能转型研讨会”。

      工业4.0研究院副院长、数字孪生体联盟秘书长王明芬受邀参加了“‘双碳’目标下行业数智发展挑战与机遇”的讨论。

‘双碳’目标下行业数智发展挑战与机遇

 

 

胡权:向美军学习“管理对手”的方法

      先人一步的前提是了解对手的想法,仅仅依靠猜测不太容易实现,即便世界上情报机构强大的美军也做不到,既然做不到,那么最好的方式就是让对手按照自己的想法来做,美军经过长期的探索,形成了“管理对手”的方法。

      众所周知,美军对外公开了大量的资料,一些看似“内部”“秘密”“绝密”的资料,也被美军各种机构公开发布,这让人们颇感困惑,难道美军不担心泄露秘密吗?

      工业4.0研究院一直把跨领域研究作为区别于传统研究机构的特点,针对“管理对手”的主题研究,引入了心理学、社会学、战略管理以及技术革命等知识,总结了美军管理对手的三大手段。

手段一:锚定效应

      管理对手的难点是担心对手的“涌现”行为,让对手按照自己设定好的道路行走,则是管理对手的核心。然而对手往往不愿意按照自己设定的道路推进,甚至于可以这样讲,对手往往故意避开自己的技术路径。

      这样的情况非常突出,20世纪80年代,美国跟日本的竞争就是典型的案例。

      当时日本认为自己超越了美国,因此喊出了“对美国说不”等口号。在工业技术创新领域,日本率先提出了“智能制造系统”(IMS,Intelligent Manufacturing Systems),并邀请全球各国参与,分享日本在制造业的创新成果。

      美国不动声色,通过各种媒体或学术刊物强化日本的“骄傲”情绪,让日本认为自己走在正确的道路上,待日本陷入“锚定效应”产生效果的时候,美国悄然启动了STEP计划,开辟了另外的技术路线。

Paul Baran讲分布式通信

      “锚定效应”产生于心理学上的“认知偏差”,人们一旦对一件事情有了第一次认识,很快会形成核心看法,后面的认识大都在此基础上进行修订。

      从管理对手的角度来看,在对手对新概念认识初期,尽量让他误入歧途,则可以强化其“锚定效应”。工业4.0研究院分析显示,一旦对手对新概念形成了基本认识,能够消耗对手3年以上的时间,甚至让对手陷入“锚定效应”中至少5年以上的认知惯性。

      当然,对手不一定会那么“糊涂”,所以在管理对手的时候,一定要充分分享各种资料,特别是一些知名的智库,利用自身的研究逻辑性,很容易让对手长期处于“锚定效应”区间。

      美军在这方面拥有丰富的经验,兰德智库是这方面的老手,它跟DARPA、AFRL等拥有长期的默契,通过紧密的分工,成功的开启了长达60年的管理对手历程。

      1964年,兰德智库的Paul Baran撰写了“分布式通信”的报告,该报告包含了11份报告,按照美国空军的描述,该报告就是为了解决一个问题:指挥控制(C2)。在形成报告之后,为了迷惑对手,Paul Baran和美国空军选择把报告束之高阁。

      与此同时,英国的Donald Davies独立做了分布式通信的研究,并建立了一个实验场景。但由于美国空军和兰德智库“不认同”该报告,导致Donald Davies无法获得资金资助,最终该项目推动非常缓慢……实际上,美国悄悄加大了分布式通信的研究,并形成了ARPANET和MILNET两大互联网原型。

      简单讲,美军是管理对手的手段确实非常强大。

手段二:创造概念

      美国人喜欢创造概念,这成为了他们管理对手的必备手段。

      工业4.0研究院认为,管理对手必须创造代差,只要把对手放到低一级或多级的代差范围,就具有非常高的安全性,具有代差优势的一方,只要能够保证新概念中的互补内容不泄露,那么就能有效管理对手。

      模仿和跟随的对手,通常对提出新概念非常警惕,担心陷入战略迷雾中。对于善于管理对手的一方来讲,必须把创造概念作为其中必备的手段。

      现代科技越来越复杂,任何新概念的演进,必然产生一个新的技术生态。领先的一方,应把自身的创新思想放入新概念中,并通过管理“互补物”,实现管理对手的目的。

      美军在过去10年期间,在数字孪生体、人工智能、数据科学上获得了巨大突破,从学术界和产业界来讲,这些成果是解决复杂系统的方法,按照一般的认识,美军可以继续用系统工程或基于模型的系统工程等传统概念,然而美军创造了“数字工程”的新概念。

      通过淡化数字孪生体、人工智能和数据科学等在数字工程体系中的显性定位,让对手陷入半信半疑的状态,既不敢完全照搬美军数字工程体系,也不敢随意调整其中的内容,例如,不少人难以接受数字孪生模型的概念,而用“数字原型”(DMU,Digital Mock-Up)去代替它。

      在2009年DARPA提出数字孪生体概念的时候,通用电气参与了后续的工程验证等工作,为此它希望管理各种对手,进一步提出了“工业互联网”(Industrial Internet)的概念……这个概念已经影响了不少工业国家长达10年之久,甚至于现在仍然在继续影响这些国家。

      然而通用电气早就放弃了“工业互联网”的提法,甚至于配合通用电气的“对象管理集团”(OMG,Object Management Group)在去年已经把成立近10年的“工业互联网联盟”(Industrial Internet Consortium)改名为“工业物联网联盟”(Industrial IoT Consortium)。

      面对大量的类似案例,笔者不得不感慨:美军创造概念管理对手的能力确实强大。

手段三:体系优势

      前面提及的锚定效应和创造概念手段均是“软实力”,要实现管理对手的目的,必须拥有“硬实力”,从美军长期实践来看,这种硬实力就是“体系优势”。

      既然做了那么多真真假假的工作,对手肯定会从中获得一些收益,对于管理对手的基本原则来看,必须避免对手发过来“打击”自己,这只能通过“体系优势”来保障。

      体系优势本质上是代际差异,它体现的形式是不为对手所知的“互补物”。

      目前美军号称未来克敌制胜的法宝是JADC2,包括DARPA的马赛克作战、美国陆军的融合项目、美国海军的超越项目以及美国空军的ABMS等,既然把自己的项目公诸于众,那么必然要设定绝密的“互补物”。

美军沙漠风暴行动

      只要控制了“互补物”,对手只是通过公开的各种信息,就想设计某种对抗方案,则比较困难。

      美军只要让对手不相信“互补物”的存在,或者不重视这些互补物的效果,留待真正的战争来检验即可。

      1991年的1月17日凌晨2时40分,停泊在海湾地区的美国军舰向伊拉克防空阵地、雷达基地发射了百余枚“战斧”式巡航导弹。以美国为首的多国部队开始实施“沙漠风暴”行动,海湾战争爆发。

      时任伊拉克总统萨达姆对美军的评估显然不准确,他对美军一直未使用过的高科技武器及作战方法知之甚少,这是这场战争仅仅在38天就结束的重要原因。

      战争的成败从来就是出其不意攻其不备,如果可以有效管理对手,在真正的战场上获胜则是情理之中的事情。

结论

      笔者认为,未来战争必然是参谋之战,对于美军一直以来施行管理对手的手段,谋划未来战争的参谋们必须了解,对于构建在心理学之上的“锚定效应”、来自战略管理的“创造概念”和基于现代战争论的“体系优势”等三大手段,应进一步探讨。

      工业4.0研究院自2013年成立以来,把包容和开源作为核心价值观,我们分享所有公开演讲的PPT,同时还拥抱新概念,创造了“新一代GPT”等有较大影响的新概念,不仅如此,在工业4.0研究院内部,我们一直采用7:2:1的战略管理体系。

      因此,我们不仅是研究者,还是管理对手的实践者。