Archive for 2023年8月30日

《数字孪生体》被选为国科大研究生教材

      据消息人士透露,工业4.0研究院院长胡权撰写的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》一书,被中国科学院大学(简称“国科大”)选为研究生教材。

      胡权表示,《数字孪生体》一书被选为国科大研究生培养做出贡献,这是一件让人兴奋的事情,激励工业4.0研究院同仁继续努力,推动我国数字孪生体产业继续良性发展。

      国科大是一所以科教融合为办学模式、研究生教育为办学主体、精英化本科教育为办学特色的创新型大学。始终秉承中国科学院的育人传统,国科大坚持在高水平科研实践中培养创新创业人才。

中国科学院大学

      截至2022年12月,国科大拥有23个国家重大科技基础设施、两个国家研究中心、73个国家重点实验室、191个中国科学院重点实验室、8个国家工程研究中心、17个国家工程技术研究中心、14个国家工程实验室,以及众多国家级前沿科研项目,为学生培养提供了世界一流的科研创新实践平台。

      《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》是2021年人民邮电出版社出版的图书,作者为工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长胡权。

数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术

      该书为“数字孪生体丛书”之一,系统介绍了数字孪生体产业,从通用目的技术视角展望其下一个十年的发展,重点分析了生产制造、城市管理、航空航天、能源、国防五大行业的数字孪生体应用。

      数字孪生体(Digital Twin)是物理世界和数字空间交互的概念体系,它既是一种新技术,也是一种新范式。自2009年正式诞生以来,经过十年时间的发展,数字孪生体已经演化为一个新产业。

      作为一种通用目的技术(GPT,General-Purpose Technologies),数字孪生体除了在制造业不断深化发展,还在智慧城市、能源工业、医疗健康和国防工业等领域得到应用。

      《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》围绕数字孪生体历史渊源、关键技术、创新生态和产业发展四个方面,从产业的视角展望数字孪生体下一个十年的发展,提出了基于数字孪生体的数字化转型方法论和实践指南。

      《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》提供了丰富的图形和表格,展示了数字孪生体产业发展的基本规律和发展趋势。

 

工业4.0研究院与重邮等共建“数字孪生制造创新中心”

      为了推动“数字孪生+”战略落地实施,北京翼络数字技术有限公司(简称“翼络数字”)代表工业4.0研究院,与重庆邮电大学先进制造工程学院(简称“先进制造工程学院”)、重庆信科设计有限公司(简称“信科公司”)等签订了《数字孪生制造创新中心战略合作协议》。

      早在2020年,国家发改委和中央网信办在《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》就提出了“数字孪生创新计划”,国资委、工信部等单位也发布了“数字孪生+”战略。

      这次工业4.0研究院下属企业与先进制造工程学院及信科公司建立战略合作关系,瞄准西部先进制造发展机遇,推动“数字孪生+”相关技术在区域工业制造的推广和应用,同时为数字孪生体产业发展培养工程技术人才。

数字孪生制造创新中心

      作为引领第四次工业革命的独立研究机构,工业4.0研究院重点研究数字孪生体、人工智能、数据科学等通用目的技术,探索颠覆性技术在数字经济发展中的作用,为企业创新发展提供了基础理论和工程方法。

      翼络数字公司作为工业4.0研究院下属企业,承接了数字孪生体相关研究和开发成果,负责落实“数字孪生+”在行业中的探索应用,通过跟行业领先单位或企业建立战略合作关系,达到助力各行各业数字化转型的目的。

      重庆邮电大学先进制造工程学院面向中国制造2025和工业4.0,为国家培养创新性工程应用型高素质人才,依托机械电子信息和机器人技术基础,于2014年组建成立。

      学院拥有重庆邮电大学智能制造与机器人工程研究中心、制造业信息化与智能化工程研究中心、智能装备与智能物流工程研究中心、工业智能感知与控制研究中心以及智能化设计与制造研究中心以及面向“中国制造2025”和“工业4.0”的中央与地方共建数字化(智能化)制造实验实训中心等。

      重庆信科设计有限公司始建于1982年,起源于重庆邮电大学,坚持创新发展,现已成为以基础信息通信为优势,以全过程数字化转型服务为主导,以政产学研用一体化创新服务为特色,拥有工程咨询、工程设计、工程勘察、建筑智能化系统设计、涉密信息系统集成、信息通信网络系统集成企业服务能力六项甲级资质。

      按照预定计划,数字孪生制造创新中心将发布《数字孪生制造白皮书》,对接数字孪生体联盟在重庆以及西南的成员单位,开展数字孪生制造或数字孪生工厂典型示范应用。

      如果数字孪生体联盟成员符合相关条件,请联系秘书处进一步了解情况。

 

工业4.0研究院设立“数字孪生体科学委员会”

      2023年8月11日,为了推进数字孪生体科学的发展,经长期准备,工业4.0研究院正式设立“数字孪生体科学委员会”(DTSB,Digital Twin Science Board),该委员会将邀请计算机科学、数学、工程和生命科学等领域的科学家参与。

      在过去5年期间,美国国防部、美国空军、麻省理工学院、哈佛大学、卡耐基梅隆大学、美国科学院、美国医学院等相继成立科学委员会,大大加快了数字孪生体科学的发展。

      工业4.0研究院是全球最早开展数字孪生体科学研究的机构之一,积累了部分研究成果,在数字孪生体时代到来之际,决心巩固其在数字孪生体领域的领先地位。

数字孪生体科学委员会

      国内数字孪生体研究有仿真、连接和数据三大流派,大都处于工程应用层面,缺少科学层面的基础研究,数字孪生体的价值和潜力无法释放。长期以往,这有可能使我国错失数字孪生体带来的发展机会。

      限于当前科研机制难以支持数字孪生体科学的创新,工业4.0研究院数字孪生体科学委员会制定了三步走的策略。

      美国数字孪生体科学研究主体较多,研究质量处于绝对领先地位,数字孪生体科学委员会初期以跟踪学习相关成果为主,重点选择基础较好的数字孪生国防、数字孪生装备和数字孪生医疗等领域。

      在借鉴标杆美国已有数字孪生体科学研究成果基础上,逐步推进各领域的创新工作。

      工业4.0研究院当前已经跟多家单位达成了数字孪生制造创新中心、医疗数字孪生体联合研究中心、数字孪生电磁联合实验室等合作项目,目前处于沟通筹备阶段,预计2024年将正式运行。

      最后,由于数字孪生体科学的研究工作涉及到计算机科学、数学、工程和生命科学等专业领域,暂时未有资金承担研究人员的费用,因此暂由工业4.0研究院内部人员开展基础研究工作,待时机成熟之后,再考虑对外公开招募科学家。

      以“引领第四次工业革命”为愿景,工业4.0研究院数字孪生体科学委员会将继续探索颠覆性技术的潜力,实现人类社会的新发展。

 

数字孪生体不是一个“仿真”问题

      在近期举办的“中国数字孪生体产业发展”研讨会上,参与交流的数字孪生体联盟成员提出了不少有趣的问题,大大启发了笔者的思考。

      这次参加交流活动的人员都阅读过笔者写的《数字孪生体》这本书,对书中提出的仿真、连接和数据三大流派划分非常认同。

      但是,他们提出了一个问题,为什么大家(包括客户)总觉得数字孪生体是一个仿真问题?

      10多年前,DARPA提出数字孪生体概念,其理论发展仅仅为了满足军事需求,后来并未公开多少理论成果,实际的数字孪生体应用更是秘而不宣。

数字孪生体仿真派

      在这样的背景下,国内自称数字孪生体供应商和客户少了引领的标杆。

      从数字孪生体发展的规律来看,虽然企业并不在乎理论,但如果要保证长期良性发展,当前对数字孪生体理论的需求就是刚性的。

      国外知名仿真软件在军事和工业领域应用时间较长,转售公司、集成厂商以及某些“独立自主”软件企业乐于继续为客户提供仿真软件,“数字孪生体=仿真”的结论迅速成为“主流”。

      经过多年的发展,数字孪生体深受仿真专家的影响,他们很大程度上把数字孪生体看做或认为其是仿真的一个分支。

      如果大家了解熟悉的仿真企业在美国军工体系几乎未涉足数字孪生体应用,就知道这样的看法的局限了。

      美国经济学家在《冲突的战略》一书中,专门写了“缓慢发展的国际战略学”一章,指出大多数人研究战略思想是为了解决实际问题,而非真正关心这一理论的完善和发展,而且一些学者也有这样的想法,他们并非想发展解决问题的方法论。

      对于数字孪生体领域来讲,以上结论也是成立的。

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体科学、技术和工程的发展涉及的范围比较广,需要解决的理论问题比较多。

      这些问题应该由获得国家资助的大学或研究机构解决,但既然连院士都认为这是一个“仿真”问题,那么把它纳入到建模仿真体系中,就成为一个必然的结果。

      仿真视角的数字孪生体具有价值,但国内似乎难以真正推动,主要原因是国内几乎没有广泛使用的自主仿真软件,当前的主要任务是先解决“卡脖子”软件问题,并由此提出了“工业软件”的说法,后来还形成了“数字孪生工业软件”的概念。

      理论研究是牵引一个领域繁荣发展的先头兵,产业政策是为了调和结构不合理和动力不足。

      当理论研究“屈从”或“迎合”政策,那么其领先性难以得到保障,最终就只能变成一个研究项目,而不是为行业长期发展提供知识基础。事实上,政府官员本意是希望得到理论专家的指引,避免产业政策出现明显的错误或失误。

      在第四次工业革命到来之际,搞清楚数字孪生体是一项技术升级还是一种新技术范式很关键,前者认为它不过是“仿真”的一个分支,后者则认为它为军事和工业发展提供了新的可能。

      笔者认为,我们不能简单的把数字孪生体等同于一个“仿真”问题。