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