Archive for 工业4.0时代

胡权:为什么要做数字孪生靶场?

      现代工业尊崇专业化分工,军事领域最大的分工就是战场建设和装备研制两大类,在传统军事管理中,两者之间的关系并不紧密,但随着数字孪生体、人工智能、数据科学和物联网等新一代数字技术的发展,两者泾渭分明的关系开始融合,传统的装备和作战人员通过数字孪生化之后,可以纳入到战场建设中去,为指挥人员提供了更大的灵活性。

      战场建设关注态势感知和指挥控制,因为这意味着先发制人的优势,决定了一场战争或战斗的胜败;装备研制既关心质量保障,又希望引入先进的技术,然而先进技术往往在当时难以达到实际应用的程度,以技术成熟度水平(TRL,Technology Readiness Level)来看,它们大都处于TRL 4-6的阶段,需要跨越实验室突破的鸿沟。

数字孪生靶场

      针对这种发展趋势,行业人士提出了新的概念和思路。美国战略及国际研究中心近期发布了《软件定义战争:建立美国国防部数字转型的架构》,提出应从数据中心架构中学习经验,采取虚拟化等方式满足杀伤网的建设需要;美国国防部作战试验鉴定办公室主任提出,应该建立“像作战一样测试”的体系,解决作战试验和开发测试之间的数据共享和模型库共用的问题。

      这些思路跟工业4.0研究院提出的数字孪生国防体系类似,这一点已经在2021年度《数字孪生国防白皮书》中做过阐述,在此不再赘述。在2022年度的白皮书中,工业4.0研究院希望进一步提出解决方案:数字孪生靶场(DTR,Digital Twin Range)。

      工业4.0研究院把贯穿战场与装备的技术称为数字孪生靶场,这是在数字孪生战场概念体系基础上衍生的解决方案。数字孪生靶场以完成装备试验鉴定为核心目标,同时它对新型战术战法验证也有很好的支撑作用,它的提出有助于加速武器装备和战术战法适应新的联合作战需要,从而加快实现武器装备列装的目标。

      跟传统的智库不同,工业4.0研究院依托数字孪生战场实验室的建设,正在开发数字孪生靶场原型,目前已经解决了数据机制及标准问题,并设计了基于数字孪生战场的开放架构,避免了未来场景匹配和广泛应用时的新烟囱IT系统建设的弊端。

      对于数字孪生靶场建设,美国国防部作战试验鉴定办公室主任设定了时间表:2035年前把所有靶场升级为数字孪生靶场。这是一个雄心勃勃的计划,但如果实现,将给现有的战场建设和装备研制带来难以想象的变化。

      数字孪生靶场既能让作战人员的训练发生改变,还能够让装备研制更贴近实际作战需求。更重要的是,通过解决战场和装备之间数据互操作的“堵点”,将给装备创新带来新的灵感来源(从战场实际数据),同时还将对武器装备通过数字孪生体升级适应战场作战需要提供可能,从而改变未来战争的本质。

基于以上认识,本白皮书延续2021年版的数字孪生国防概念体系,更加贴近国防建设的快速部署的军事需求,围绕数字孪生靶场、装备数字化新范      式、“数字空军+”等主题做了分析,以期充分释放数字孪生体在成本和灵活性上的潜力。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长

 

数字孪生体联盟已经三岁了

      2019年10月16日,工业4.0研究院经过精心准备,发起了“数字孪生体联盟”(DTC,Digital Twin Consortium),这是全球第一家数字孪生体产业组织,比美国早七个月,比德国早一年的时间,展示了面向未来的战略格局。

      截止到今天(2022年10月16日),数字孪生体联盟拥有300多家成员单位,它们来自高等院校、研究机构及企事业等单位,涵盖30多个行业,除此之外,部分成员还是德国和日本的企业,具有较大的代表性。

      秉承包容开源的发展理念,数字孪生体联盟专注数字孪生体关键技术的研发,立足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

      面向数字孪生体下一个十年趋势,数字孪生体联盟成立之初提出了“数字孪生体2020+计划”(Digital Twin Next 10 Years Initiative),明确加快推进数字孪生体产业发展的战略目标。

      经过三年时间的发展,数字孪生体联盟对数字孪生体产业的发展规律认识更深入,确定了以国防领域为关键技术突破的主战场,把在工业产业的应用作为21世纪20年代的主要方向。

      基于以上看法,工业4.0研究院跟行业领先企业合作,设立了北京翼络数字技术有限公司、北京点肆数字技术有限公司等实体企业,依托N8加速平台,积极推动数字孪生技术在国防、工业、汽车及能源等领域的创新发展。

      对于工业4.0研究院来讲,永远不变的是变化。

      以“引领第四次工业革命”愿景为主线,工业4.0研究院不断探索新型通用目的技术在人类发展过程中的作用,先后开展了信息物理系统、工业人工智能、工业互联网以及数字孪生体等技术的探索,最终确定了数字孪生体为核心的技术战略。

      数字孪生体联盟是工业4.0研究院推进技术创新生态的重大举措,激发新一代企业家颠覆性创新精神,通过战略牵引,不断迭代,挑战大型企业的垄断地位,为我国未来10年准备了一个“B方案”,应对全球新格局形成中的不确定性影响。

      在进入第四年发展阶段中,数字孪生体联盟继续坚持包容开源的核心理念,加强以N8加速平台的“技术x资本”的新探索,争取在2023年孵化8家创业企业,培育一批具有企业家颠覆性创新精神的创业团队,实现为我国“数字孪生创新计划”添砖加瓦的目标。

      欢迎数字孪生体联盟成员参与N8加速平台的工作,开创合作共赢的数字孪生体产业发展新局面。

 

数字孪生体与元宇宙属于物理和精神两个世界

      数字孪生体(Digital Twin)与元宇宙(Metaverse)属于两个世界的概念,前者聚焦物理世界的问题,后者面向的是精神世界的感受,因此,从较为严格的范畴来看,它们有本质上的不同。

      需要指出的是,两个概念虽然不同,但它们确实属于数字化范畴,都是数字孪生体、人工智能、数据科学和物联网等新一代数字技术应用下的产物。

      在《数字孪生国防白皮书(2021)》中,工业4.0研究院做了以下表格,对比了互联网、数字孪生体和元宇宙三者之间的关键技术和典型应用情况。

通信世界 物理世界 精神世界
数字化 互联网 数字孪生体 虚拟现实/元宇宙
关键技术 TCP/IP协议、数据交换机、高速通信网络 数字孪生化、数字线程、数字孪生体平台 虚拟现实设备、虚拟现实设计
价值 低成本的通信 不断迭代改进 感官体验更佳
典型应用 电子商务、在线旅游、移动支付、在线游戏等 数字孪生工厂、数字孪生城市、数字孪生战场等 VR游戏、VR应用

      过去20年,人类社会受到数字化的冲击,对多个领域带来了根本的改变。

      通信世界数字化的结果是互联网,物理世界的数字化则为数字孪生体,精神世界的数字化呈现为虚拟现实或元宇宙。

      对于大家关注的数字孪生体和元宇宙来讲,它们的数字化本质不同,因此价值呈现迥然不同。

      数字孪生体来自对物理世界数字化探索的新概念体系,它为物理世界的各种物体建立数字孪生模型,以便人们利用计算机技术去分析,从而把“分析测试”前置到“生产制造”之前,这对传统的物理世界的改造模式是一次革命。

      虚拟现实最早应用在军事训练中,然后向人们生活中渗透,最近几年形成了“元宇宙”概念,它本质上是为了满足更好的感官体验需求。

      根据以上分析,数字孪生体主要解决物体之间交互问题,元宇宙则努力解决人在体系中的认知和感知挑战。

      因此,数字孪生体努力消除人的参与带来的不确定性,元宇宙则尽量降低人参与复杂系统的认识难度,前者可以用工业4.0研究院提出的数字孪生模型可信度增长来实现,后者则体现为更好的可视化和人机交互界面。

      不管怎样,人有人的用处,物有物的价值。

 

      作者:王明芬,工业4.0研究院副院长

 

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。