Archive for 工业4.0时代

数字孪生体成为“第二种抵消技术”

      熟悉美国第三次抵消战略(Third Offset Strategy)的读者应比较清楚,2014年美国国防部提出该战略的时候,把正在蓬勃发展的人工智能(AI)确定为核心技术,一般称为第一种抵消技术(Offset Technologies)。

      为了加快推进人工智能的发展,2016年10月,美国发布了《国家人工智能研究与发展战略计划》(National Artificial Intelligence Research and Development Strategic Plan),该计划迅速引起了全球各国的注意。

      我国在2017年7月8日,公布了《新一代人工智能发展规划》,迅速加入了人工智能竞争中去。

美国数字孪生体战略

      近10年中美两国在人工智能领域形成你追我赶的态势,美国虽然在芯片和算法占据领先地位,但我国在应用上独具一格,同时也积极追赶美国在芯片和算法的优势,近期DeepSeek就给美国人工智能领域带去了冲击。

      对于这样的境地,美国早在2018年就明确要开辟第二战场,那就是“数字孪生体”(Digital Twin)。

      数字孪生体是DARPA在2009年提出的一个新概念,它主要目的是为体系(SoS,Systems of Systems)建立一套科学工程方法,后来在美国空军和美国海军共同支持下,数字孪生体获得了快速的发展。

      当美国国防部在2018年发布《数字工程战略》的时候,开始提出推动数字孪生体成为第二种抵消技术的想法。

      在本人写的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》一书中,对DARPA如何认识数字孪生体有较详细的介绍。

      基于对数字孪生体概念的深刻理解,本人把数字孪生被定义为“物理世界和数字空间的交互概念和技术”。目前看来,本人给出的定义跟美国政府设立的数字孪生体行动委员会给出的解释类似,都是从颠覆性技术、产业演进和经济发展等多个维度去认识的。

      所谓抵消技术,它是为抵消战略服务的,具备我强敌弱的特征,要么对手无法理解或错误理解,或者我方拥有该技术相关的“互补性要素”(Complementary Items),借助路径依赖的战略逻辑,成为我方拥有非对称优势的前提。

      数字孪生体是一种多学科、多领域、多产业的颠覆性技术,对研究人员有较高的要求。

      一般情况下,研究数字孪生体的人员既需要理解各种学科相关技术的通用性特征,把它们抽象为一种通用目的技术(GPT,General-Purpose Technologies),又要理解技术如何演变为产业,最终推动国民经济大规模持续增长。

      即便如此,数字孪生体研究人员还要能够持续开展相关工作,这对国家科学基金的资助能力提出了挑战。

      美国在推进数字孪生体的过程中,其资金主要来源于美国空军和DARPA,甚至美国国防部一些官员都难以理解并给出资助。

      从人们熟悉的国家科学基金会(NSF)来看,它在数字孪生体发展的前10年,基本上没有授予多少数字孪生体项目,这种情况直到最近几年才有所改变。

      按照抵消战略和抵消技术的逻辑,拥有认知偏差的技术,才有机会成为跟对手不同的战略选择。如果大家都选择重视某特定技术,该技术产生出奇制胜的可能性就没有了。

      以20世纪80年代美日先进制造之争为例,当时日本笃信下一代人工智能将改变全球计算机产业的格局,在制造业则大力推广“智能制造系统”(IMS,Intelligent Manufacturing Systems)计划;美国依靠其完善的基础研究能力,认为所谓下一代人工智能的基础条件不具备,因此智能制造系统在十年内根本无法实现,转而重视数字工业数据标准的发展。

      认知决定国运。

      对决定大国命运的未来技术,很难通过一群功成名就的院士专家投票表决来确定,让相关交流讨论更透明,或许才能避免类似的状况再发生。

      工业4.0研究院2014年就关注数字孪生体的发展,在过去10年期间,通过身体力行推进我国数字孪生体产业的发展。

      在2016年,工业4.0研究院设立数字孪生体研究中心;2019年发起世界第一家数字孪生体联盟(比美国同名联盟早7个月);2020年出版第一本产业视角的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》书籍;2021年成立数字孪生战场实验室,探索数字孪生国防体系的发展。

      作为独立的研究机构,工业4.0研究院将继续耕耘数字孪生体为核心的第四次工业革命研究和探索,为我国现代化发展做出贡献。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长

 

德国工业4.0平台对“工业5.0”的看法

      最近几年,国内行业人士对欧盟一位年轻学者提出的“工业5.0”(Industry 5.0)颇感兴趣,但随即对它跟工业4.0的关系产生了困惑。

      针对这个情况,工业4.0研究院曾经做过相关解释,认为德国在提出工业4.0的时候,定位的是“第四次工业革命”(The Fourth Industrial Revolution)

      后来德国工业4.0平台及相关部门出来做了说明,专门写了一篇联合声明,对比了第四次工业革命和“工业5.0”之间的差别。

industrie_4.0

      为便于工业4.0研究院同事,以及数字孪生体联盟成员了解,特编译如下:

      SAP前首席执行官Henning Kagermann、德国人工智能研究中心前首席执行长Wolfgang Wahlster和联邦教育和研究部部长、后来的国务秘书Wolf Dieter Lukas创造了“工业4.0”(Industrie 4.0)一词,至今已有十多年了。

      自那以后的几年里,始于德国的倡议已在全球范围内传播。

      今天,工业4.0是一个代表可能影响社会各个领域的变革的术语。它指的是第四次工业革命。与前三次工业革命一样,可以假设当前的工业革命将带来深远的变化,并且需要同样长的时间才能充分发挥作用。典型的软件简写“4.0”既指第四次工业革命,也强调了软件在这一过程中的特殊作用。这是一个全面的概念,从一开始就包括技术方面、新的价值创造模式、创造新型产品的能力、可持续性、弹性,特别是最佳整合和支持参与工业4.0解决方案的人类的方法。

      与每一次工业革命一样,第四次工业革命也需要相互促进的措施。这意味着必须首先建立技术基础和国际标准,然后为生产中的工人提供必要的技能和最佳支持。员工的积极参与在这里至关重要。从纯粹的技术角度看待工业4.0是完全错误的。同样,将缩写“4.0”简单地视为版本号并将其替换为“5.0”也是错误的,尽管这仍然是一条漫长但重要且正确的道路。

      事实上,这个错误已经存在了一段时间:最近提出了“工业5.0”一词。除了一些与人工智能相关的内容外,该术语的核心通常被定义为“以人为本”,即以最佳方式为工人设计劳动流程,同时为新的生产流程提供最佳支持的目标。虽然内容本身是有效的,但不需要新的术语“工业5.0”来描述它,因为“以人为本”和社会效益从一开始就是工业4.0最重要的目标。

      “工业5.0*”一词既没有必要也没有帮助。它不包含任何新内容,并错误地暗示第四次工业革命已经完成,我们的注意力可以转向新的话题。这种不必要的术语可能会导致目前正在实施第四次工业革命的公司和成熟的国际合作之间的不确定性。

      因此,工业4.0平台和工业4.0研究委员会强烈批评了不必要的术语“工业5.0”的轻率定位。

 

      附:工业4.0平台和工业4.0研究委员会联合申明原文

industrie_4.0_industry_5.0

 

 

数字孪生战场实验室简要介绍(2025年更新)

      作为颠覆性创新研究机构,数字孪生战场实验室(DTBL,Digital Twin Battlefield Laboratory)自2021年成立以来,围绕X战略持续推动相关项目落地实施。

      随着大国竞争持续发展,以数字孪生体、AI/ML和数据科学为代表的颠覆性技术呈现了巨大的应用潜力,数字孪生战场实验室通过多种方式帮助相关单位开展颠覆性创新活动。

      一、“数字孪生战场”公众号

      作为数字孪生战场实验室的官方公众号,“数字孪生战场”公众号持续运营多年,发布了大量获得好评的分析文章和报告。

      “数字孪生战场”公众号提供:

      (1) 数字孪生战场实验室最新研究成果介绍。

      (2)跟踪报道数字孪生体、AI/ML和数据科学等颠覆性技术的进展情况,剖析其军事革命意义和价值。

      (3)以太平洋战场为核心,关注与之相关的军事行动。

      (4)基于“数字孪生国防系列报告”主题,更新与之相关的动态和资料情况。

      为了让专业客户了解数字孪生战场实验室的最新研究成果,特发布数字孪生国防系列报告,目前包含白皮书系列和研究报告系列。

      1. 数字孪生国防白皮书

      数字孪生国防白皮书定位于全面、系统介绍主题内容,便于读者掌握该主题的全貌,为进一步了解相关主题奠定基础。

      截止到2024年底,数字孪生战场实验室发布了10个主题的白皮书。

白皮书名称
说明
1
数字孪生国防白皮书
已发布2021、2022年版,不再对外提供
2
认知电磁战
已发布,不再出售
3
联合作战白皮书
已发布,不再出售
4
数字工程白皮书
公开出售
5
无人系统白皮书
公开出售
6
太空部队白皮书
公开出售
7
数字空军白皮书
公开出售
8
军事人工智能白皮书
公开出售
9
网络信息白皮书
公开出售
10
建模仿真白皮书
公开出售

*在售报告请联系王女士咨询,微信:wangmfbj,电话:010-63977177

      2. 数字孪生国防研究报告

      为了满足数字孪生国防白皮书专业客户进一步的需求,数字孪生战场实验室于2025年推出数字孪生国防研究报告,报告具备时效性(近三年资料)、深入分析(新质战斗力)和聚焦(军事需求)三大特点。

      按照预定计划,2025年出版以下研究报告:

研究报告名称
说明
1
数字孪生国防白皮书(2025)
计划中
2
美军演习训练分析报告(2025)
计划中
3
杀伤链研究报告(2025)
2025年1月发布,公开出售
4
数字工程研究报告(2025)
2025年3月发布,公开出售
5
无人作战研究报告(2025)
预定中,公开出售
6
太空作战研究报告
暂无计划
7
空中作战研究报告
暂无计划
8
军事人工智能研究报告(2025)
预定中,公开出售
9
网络空间作战研究报告
暂无计划
10
数字孪生靶场研究报告
暂无计划

      三、对外业务和服务

      对于不满足公开信息和报告产品的专业客户,数字孪生战场实验室提供以下定制服务:

      1. 主题跟踪、整理和分析服务

      数字孪生战场实验室为专业客户提供及时的信息资料跟踪,信息来自网站发布、深网(Deep Web)和暗网(Dark Web)等多种信息源,由专业团队提供编译、分析、研究、培训和咨询等服务。

      2. 数字孪生国防系列培训和咨询服务

      围绕数字孪生国防白皮书和研究报告,数字孪生战场实验室提供主题培训和技术咨询服务,涉及数字工程、任务工程、软件工厂(Software Factory)、AI/ML、建模仿真和杀伤链工程等领域。

      3. 先进技术研发委托服务

      数字孪生战场实验室拥有先进技术研发能力,可以接受委托定制技术方案,主要涉及数字孪生体、AI/ML和数据科学等先进领域。

      4. 数字孪生靶场建设方案

      对于计划建设“联合能力技术展示”(JCTD,Joint Capability Technology Demonstration)的专业客户,数字孪生战场实验室能提供战场环境(海陆空天)、武器装备、作战人员和杀伤链/杀伤网等模拟,为先进技术或新型作战样式(例如无人作战)提供数字工程和任务工程环境。

      对以上内容感兴趣的行业人士,可以持续关注“数字孪生战场”公众号发布的内容,或联系探讨交流合作。

      联系人:王女士,数字孪生战场实验室战略经理

      微 信:wangmfbj

      邮 箱:wangmf@innobase.cn

      电 话:010-63977177

*请各位添加微信的时候,注明“姓名单位”,不便提及单位名称的可用“M单位”表示或电话联系。

 

数字孪生体联盟成员畅谈“中国制造2025”

      2025年1月16日,数字孪生体联盟迎来新的成员日。

      近期,来自数字孪生体联盟多家单位的成员聚集在清华科技园星巴克,围绕“中国制造2025”主题,做了一场深入的交流和探讨。

      作为2015年发布的“中国制造2025”(China Manufacturing 2025),今年进入收官阶段,围绕该主题,数字孪生体联盟秘书处组织了该活动。

中国制造2025

      经过10年时间的发展,中国制造已经完成了部分预定目标,部分领域的目标还远远超出,例如,新能源汽车目前已经形成了完整的产业链,在国际上处于领先地位。

      中国制造的数字化网络化智能化的发展也有不小的进展,特别是通过工业互联网的应用,促使中国制造的工业互联网供应链非常成熟。

      不过,中国制造仍然有不小的挑战,部分产业的竞争日益激烈,进入人们常说的“内卷”状态,这是接下来10年发展中应加以注意的。

      由于中美两国步入“大国竞争”时期,美国采取多种手段遏制中国制造业的现代化发展,这给中国制造带来了两方面的影响:一方面是中国制造借此加速推进自主技术的发展,一批具备自主创新能力的企业开始崛起;另一方面,中国制造“丢失”部分美国市场,制造业全球化开始受到影响,对我国制造企业的战略管理能力提出了更大的要求。

      与会人员围绕大国竞争背景下的中国制造发展,提出了创新突破的思路,大家一致认为,借助数字孪生体联盟在数字孪生体、AI/ML和数据科学等的积累,在未来3-5年时间内,推动一波新的颠覆性创新浪潮。

      工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长胡权表示,“在十五五规划期,数字孪生体联盟将借助数字孪生体、AI/ML和数据科学等先进技术融合发展机会,重点推动落实数字工程的应用,帮助成员单位跨越式发展。”

 

数字孪生战场实验室设立“杀伤链工程办公室”

      杀伤链(Kill Chain)是现代联合作战的核心,经过20多年的发展,已经形成了系统的工程应用体系,被广泛应用到作战样式研究、武器装备研制和战斗管理体系等场景。

      近期,数字孪生战场实验室完成《杀伤链研究报告》,总结了多年探索研究的杀伤链和杀伤网的成果,圆满完成了设立杀伤链集成小组(KCIT,Kill Chain Integration Team)的核心任务。

      在研究杀伤链的过程中,杀伤链集成小组积累了数百份相关资料,包括军事条令、演讲稿和研究报告,充实了杀伤链资料库。

      在此基础上,杀伤链集成小组进一步对杀伤链任务工程做了深入研究,初步形成了联合作战概念(JWC)、联合瞄准、联合火力和JCIDS等组成的工程研发体系。

      基于以上成果,数字孪生战场实验室决定在2025年设立“杀伤链工程办公室”(KCEO,Kill Chain Engineering Office),专注杀伤链的设计、研发和应用等工作,为行业企业和单位赋能,提升我国杀伤链研发和创新水平。

      杀伤链工程办公室标杆DARPA适应性能力特设办公室,以及美国空军杀伤链集成分部,以杀伤链工程研究和咨询为核心业务。

      为了集中精力服务领先企业或单位,杀伤链工程办公室在2025年聚焦服务《杀伤链研究报告》客户,帮助客户提升杀伤链设计水平,更好完成承担的课题或研发任务。

      按照预定计划,杀伤链工程办公室还将继续研究杀伤链相关内容,通过图书出版、专题讲座、培训课程和咨询服务等方式,分享最新的信息和研究成果。

      对杀伤链感兴趣的读者,可以持续关注“数字孪生战场”公众号。