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幕后 | 寻找中国数字孪生体的创新力量

      通常大家认为数字孪生体是一个无人区,对于如何发展存在不同的声音,但作为一个新技术、新产业和新市场,一些具有企业家精神的团队已经进入,他们根据自身情况做了改进性或颠覆性创新,数字孪生体联盟2019年10月16日成立以来重点关注它们的成长。

      作为全球第一个数字孪生体行业组织,工业4.0研究院联合翼络数字和安世亚太等发起的数字孪生体联盟(DTC,Digital Twin Consortium)独具特色,秉承“包容”(Inclusive)和“开源”(Open Source)两大理念,力求打造真正意义上的“数字孪生创新生态”。

      为了推动“数字孪生体2020+计划”(Digital Twin Next 10 Years Initiative),数字孪生体联盟启动了数字孪生体系列研讨会。通过跟行业领先机构合作,围绕数字孪生体特定主题,邀请行业人士分享知识和经验。

数字孪生体研讨会

      2020年4月7日,国家发改委和中央网信办发布《关于推进“上云用数赋智”行动培育新经济发展实施方案》,率先提出了七大新一代数字技术,其中包含数字孪生体,同时,文件也明确提出了我国要推进“数字孪生创新计划”(Digital Twin Innovation Initiative)。

      与此同时,工信部相关政策文件频频提及“数字孪生体”,要求加大数字孪生体应用的研究及应用。

      工信部下属信通院、中国电子技术标准化研究院、赛迪智库等纷纷就数字孪生体主题撰写报告,成为工信领域关注数字孪生体的主要力量。

      数字孪生体联盟针对我国数字孪生体应用企业的主题研究显示,我国目前有近100家定位数字孪生体的企业,80%属于中小企业,这100家企业中,仅30家左右明确以数字孪生体技术企业自称,其他企业大都以智能制造、工业互联网及数字孪生体等多种概念指代企业定位。

      正如数字孪生体联盟联合工业4.0研究院发布的《全球工业4.0研究报告(2020)》中对我国数字孪生体产业的判定,中国数字孪生创新生态基本成形,高校(例如北航、广工大)、研究机构(例如工业4.0研究院)、企业(例如翼络数字和安世亚太等)等都有参与。

      针对中小企业进入数字孪生体产业的需要,工业4.0研究院下属翼络数字公司启动了“数字孪生体创新中心”建设,通过IOT 3000开源项目来推进数字孪生体技术研发,同时加强数字孪生体联盟标准工作组的建设,形成了两手抓的态势。

      当然,为中国数字孪生体企业提供展示和交流的平台至关重要,为此,通过跟中国工业互联网研究院协商,双方决定于2020年7月25日举办一次特别的数字孪生体研讨会,邀请行业企业分享,展示我国数字孪生体企业的风采。

      这次交流不仅有研究机构(例如中科院计算机所)和国有企业(例如中国石油管道公司科技研究中心),也有大型互联网企业(例如京东城市),还有中小企业(例如华龙迅达),事实上,我们还邀请了在数字孪生体领域有心得的专业投资机构(例如国投招商)。

      希望通过“数字孪生体的中国实践”主题活动,让更多人认识到数字孪生体联盟,同时也参与到我国数字孪生创新生态建设中来。

 

中国推进数字孪生体产业的战略思路

      2020年6月27日,“数字孪生体下一个十年”研讨会成功举办。这是数字孪生体联盟举办的第二次数字孪生体研讨会。国投招商投资管理有限公司承办了第一次活动,这次活动由人民邮电出版社承办。

      结合到中国产业及企业实际,在这次研讨会上,本人以《中国数字孪生体战略》为题,初步阐释了中国推进数字孪生体产业的战略思路。

      为了便于国内外同行了解工业4.0研究院在数字孪生体领域的最新研究成果,特撰文一篇,并附上数字孪生体研讨会上的演讲稿。欢迎大家提出宝贵意见。

一、数字孪生体是一个无人区

      数字孪生体概念产生于2010年左右,经过十年时间的发展,形成了较为完整的范式。工业4.0研究院在2015年正式开展数字孪生体的研究,并称之为第四次工业革命的通用目的技术。

      国内对数字孪生体的渊源有不同解读,比较常见的认为它产生于PLM或CAD,这导致我国不少行业人士认为数字孪生体就是或基本等同于“仿真”。加上国际仿真或PLM企业强大的公关宣传,给我国不少企业带来了一些困惑。

      最近几年时间,我国主要政策导向是智能制造和工业互联网等概念,这促使体制内研究机构以国家政策相关概念为主,争取把数字孪生体概念融入主流概念中。

      以上两个原因使得我国难以把“数字孪生体”看成一个新技术、新产业和新市场。

      作为数字孪生体概念的源头,美国一直秉承开拓“新领地”的思路,这跟我国所称“无人区”有异曲同工之处,它们都是为了推动经济增长或寻找发展机遇。

      工业4.0研究院为了帮助行业人士更好认识数字孪生体这个无人区,设计了仿真派、连接派和数据派的认知体系。

      对于掌握仿真技术的企业来讲,它们自然愿意把数字孪生体跟仿真等同起来;然而希望利用物联网技术提供服务的企业来讲,把数字孪生体作为平台服务提供无可厚非;在前面两个领域缺乏优势的企业,自然更愿意寻找客户的痛点——数据分析。

      有兴趣的读者可以到GE、西门子、Ansys、达索、翼络数字、安世亚太等公司的官方网站查看一下,很容易找到各个流派相关的蛛丝马迹。

二、中国的数字孪生体产业

      我国工业缺芯少魂的现状让政策制定者和行业人士忧心忡忡,一些知名人士不断呼吁国家对此进行支持,解决我国芯片和软件两大难题。

      从最近几年发展情况来看,芯片的难题正在逐渐解决,但软件(特别是工业软件)的问题似乎不是集中力量办大事的方式容易解决的,甚至于行业人士对于如何解决软件问题的方法就有不同意见,加上软件人才不菲的工资,通过国有企业来解决有点困难。

      工业4.0研究院认为,鼓励行业资源往新领域(例如数字孪生体)聚集,有可能是一条可行的道路。

      之所以中国(工业)软件没有形成有竞争力的产业结构,是因为这个行业不容易设定KPI,而且人才之重要,无论如何强调都不为过。这样的环境下,国有企业作为主力的模式不容易达到目的。

      国有企业领导需要保证项目的低风险和分配的公平,这些指标促使国有企业选择具有成熟技术的外企解决方案,外企强大的公关能力和完整的解决方案是国内大部分企业难以通过正常的商业运行实现的。

      一些专家呼吁国家对国内企业(包括民营企业)进行资助,坦率讲这也不是一个好主意。

      过去十年时间,我国对不少CAx企业提供了资助,但没有一家企业真正赶上了全球领先企业,甚至于其差距越来越远。

      本人以为,数字技术领域的经济学规律,决定了后发者不能以模仿跟进方式超越对手,必须寻找“无人区”下手,才有胜算的可能。

      数字孪生体产业作为“无人区”,就符合这样的特征。一方面全球对其认识不统一,如果从理论上创新,可以对冲外企在该领域的优势;另外一方面,作为新市场,不管是外企还是国内企业,大家起点类似,仿真、连接和数据三个领域,都有不少细致工作要完成。

      所以,在《中国数字孪生体战略》分享中,本人提出了“降维打击”的思路,强调中国企业应围绕新需求做文章,不要被外企的概念体系牵引,逐渐形成我国数字孪生体产业的专业化分工格局。

三、数字孪生体的中国实践

      工业4.0研究院牵头发起“数字孪生体联盟”(DTC,Digital Twin Consortium),这是全球第一个数字孪生体行业组织,比美国同类组织要早八个月。毫无疑问,数字孪生体联盟主要服务对象是中国企业和市场,因此,加入联盟的成员的单位90%以上都是中国企业。

      因为各方面的原因,国内一些专家学者在阐述数字孪生体应用的时候,更愿意采用国外成熟案例,这对我国数字孪生体产业发展不利。

      虽然我国数字孪生体领域的企业不多,实力也不强,但如果以数字孪生体严格的定义(刨除把PLM和CAx包装成数字孪生体)来看,美国、德国、法国、英国也没有多少,跟中国的情况一样。

      我国产业中不缺乏数字孪生体探索者,只是我们缺乏发现“美”的眼睛。

      数字孪生体联盟应该承担这个责任。

      为此,2020年7月25日,由中国工业互联网研究院主办,数字孪生体联盟承办,工业4.0研究院和数字经济学家论坛支持的“数字孪生体的中国实践”研讨会将隆重举行,其中邀请了研究机构、国有企业、民营企业和投资公司等来分享它们的探索。

      这些参与分享的单位都有一个特征,它们都是中国本地的企事业单位,它们都在数字孪生体领域做了不少工作,它们是数字孪生创新的中国力量。

      我们尽量在每次数字孪生体研讨会中邀请青年专家,他们大都处于30-45岁之间。理由很简单,他们是我国数字孪生体产业的星火,中国需要他们勇于创新,敢于突破。

总结

      对于数字孪生体产业的机遇,工业4.0研究院非常有耐心,我们准备花费十年时间来推进。

      我们遇到了不少敢于创新的领导和专家,在参与国家发改委推进数字经济研究和规划项目中,数字孪生体被列为新一代数字技术;即将举办的“数字孪生体的中国实践”,得到了工信部下属中国工业互联网研究院的支持……

      十年后,数字孪生体联盟每位成员可以欣慰的讲,“我们不是说说而已,全球和中国的数字孪生体产业,我们是参与者。”

 

数字孪生体联盟标准工作组建设思路

      作为全球第一个数字孪生体行业组织,数字孪生体联盟(DTC, Digital Twin Consortium)由工业4.0研究院联合北京翼络数字技术有限公司、安世亚太科技股份有限公司等共同发起,于2019年10月16日成立。

      数字孪生体联盟将基于开源社区建设数字孪生创新生态,推动数字孪生体产业发展。

数字孪生体联盟标准工作组

      面向数字孪生体联盟所有成员单位,标准工作组计划采用项目管理方式,通过重大项目经理负责制,保证专业性和可控性。

      在2020年下半年,数字孪生体联盟标准工作组重点完成以下两个项目:

      重大项目一:中国数字孪生体标准战略

      2015年3月11日,国务院发布《深化标准化工作改革方案》,鼓励具备能力的学会、协会、商会、联合会等社会组织和产业技术联盟参与标准的制定,除此之外,改革方案还鼓励企业建立自己的产品和服务标准。

      中国针对新一代数字技术,由于相关技术比较新,还处于动态变化中,在技术标准化方面还有欠缺,特别是数字孪生体领域,存在较大的战略空间。

      经数字孪生体联盟标准工作组研究决定,拟定建立“中国数字孪生体标准战略”课题组,联合相关行业组织及机构,共同完成该课题研究工作。

      重大项目二:数字孪生体平台标准

      从ISO、IEC和IEEE等标准组织推进数字孪生体标准的实际情况来看,数字孪生体平台(Digital Twin Platform)成为标准制定中的热门话题。

      韩国和德国的标准化专家对数字孪生体平台比较关注,希望制定相关标准;美国企业希望通过事实性的标准来“打天下”。

      中国虽然在消费互联网领域成功建设了一批平台,但在跟实体经济相关的数字孪生体平台方面,还没有看到具有核心竞争力的案例。

      数字孪生体联盟及时对数字孪生体平台标准进行研究,可以获得一定的专业知识,为我国推进数字孪生体平台和生态奠定基础。

 

“数字孪生体下一个十年”研讨会成功举办

      2020年6月27日,由数字孪生体联盟主办,人民邮电出版社承办,工业4.0研究院和数字经济学家论坛支持的“数字孪生体下一个十年”成功举办。来自航天军工、汽车、医疗健康、城市、交通等行业100多人参加了活动。

      本次数字孪生体研讨会是人民邮电出版社与北京翼络数字技术有限公司合作内容之一,双方今日签订了战略合作协议,决定共同推进我国数字孪生创新生态建设。

      活动邀请工业4.0研究院副院长、数字孪生体联盟秘书长王明芬,武汉大学教授、电力工程系副主任张俊,数字孪生体实验室北美主任、安世亚太咨询总工程师段海波,工业4.0研究院院长、国家发改委数字经济新型基础设施课题数字孪生体工作组组长胡权等人做了主题分享。

数字孪生体范式十年发展及趋势

      工业4.0研究院副院长王明芬分享了《数字孪生体范式十年发展及趋势》,以2009年美国空军研究实验室启动的“机身数字孪生体”(ADT,Airframe Digital Twin)为引,对数字化转型时代的数字孪生体做了生动的介绍。

      对于数字孪生体范式的发展,王明芬指出,随着各种力量的争夺,将向仿真、连接和数据三个方向发展。

      接着武汉大学电气与自动化学院张俊教授作了《数据驱动的数字孪生体工程》的分享。

数据驱动的数字孪生体工程

      张俊教授长期研究电力系统大数据、人工智能、信息技术与区块链,他结合在美国开展数字孪生体项目的经验,深入浅出介绍了数字孪生体开放式架构特点,指出深度学习在数字孪生体的应用前景,与会人员表示了浓厚的兴趣。

      对于数据在数字孪生体的重要意义,张俊教授用实际案例做了分析,指出数据在现代数字孪生体应用中的关键作用。

      来自美国的数字孪生体实验室北美主任、安世亚太咨询总工程师段海波参与了国际数字孪生体标准制定及讨论,拥有丰富的标准工作经验。

数字孪生体标准化进展

      段海波指出,全球各国争夺数字孪生体话语权势头明显,但我国还存在为数字孪生体“降温”的想法,数字孪生体已经从航空航天扩展到智慧城市、医疗健康等领域,这意味着数字孪生体产业市场非常巨大。

      在对比ISO、IEC、IEEE等多个国际组织推进各种技术标准情况之后,段海波表示,除了智能制造涉及到多种专业,其次就是数字孪生体了,这可以看出数字孪生体的前景远大。

      作为最后一位发言嘉宾,工业4.0研究院院长、国家发改委数字经济新型基础设施课题数字孪生体工作组组长胡权以《中国数字孪生体战略:迎接数字孪生体下一个十年的辉煌》展望了我国数字孪生体产业发展趋势。

中国数字孪生体战略

      由于我国工业软件基础差,如果跟随西方工业软件推进数字孪生体的做法,难以在未来获得成长空间,但如果从概念体系、典型案例和行业应用整个链条入手,重点解决数字孪生体专业化分工的难点和痛点,可以为我国建立完整的数字孪生体生态。

      在具体措施方面,胡权提出了三条建议:一是在概念体系上创新,通过仿真、连接和数据三大流派的划分,对西方工业软件巨头分而治之,为我国企业发展找到新空间;二是重点建设数字孪生体创新中心,匹配应用场景;三是在推进行业应用的时候,采取开源的模式,实现我国数字孪生体规模化发展。

      在“数字孪生体下一个十年”研讨会中,人民邮电出版社学术中心总经理王威宣读了《数字孪生创新生态共建倡议》,该倡议由人民邮电出版社、北京翼络数字技术有限公司和安世亚太科技股份有限公司等联合提出。

      此次研讨会是数字孪生体联盟举办的第二次活动,按照计划,下一次将以“数字经济背景下的数字孪生体”为主题,邀请行业顶级机构联合举办。欢迎大家关注数字孪生体联盟公众号相关通知。

 

全球工业4.0研究报告(2020)公开下载

      工业4.0研究院自2016年开始,每年年底撰写下一年的《全球工业4.0研究报告》,并公开发布。迄今已经撰写了4年时间,分别为2017、2018、2019和2020年度报告。

      《全球工业4.0研究报告》作为工业4.0研究院针对全球第四次工业革命跟踪的参考,成为了国内外智库、投资机构和企业等的重要参考。

全球工业4.0研究报告(2020)封面

      2019年12月27日,数字孪生体联盟(DTC,Digital Twin Consortium)发布了《全球工业4.0研究报告(2020)》。

      该报告由工业4.0研究院编写,分为四个部分内容:

      (1)GPT驱动的第四次工业革命

      (2)引领数字孪生创新的中国力量

      (3)美国争抢数字经济“新领地”

      (4)弱化工业4.0的德国新流派

      (5)数据化转型将重塑日本制造业

      按照工业4.0研究院档案文件管理规定,该报告正式解密,公开给同行人士参考。任何媒体、行业人士或企事业单位均可引用报告内容,请注意标明来源:工业4.0研究院。

      如果有采访和进一步沟通的需求,请联系:零点壹,微信:punkt1

《全球工业4.0研究报告(2020)》下载:

全球工业4.0研究报告(2020)(共25M)