我国数字孪生体学术研究有哪些团体?

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体在DARPA、美国空军和工业4.0研究院等颠覆性创新机构推动下,近10年的进展非常迅速,在工业和军事领域产生了巨大的影响。

      国内学者关注到数字孪生体在学术研究上的价值,纷纷进入该领域,撰写了世界排名第一数量的论文,形成了中国特色的学术研究成果。

      本文结合到公开发布论文提供的数据,介绍和分析我国数字孪生体学术研究的基本情况,便于数字孪生体联盟成员更好找到自己的位置,更好把握我国数字孪生体产业的发展机会。

      需要提醒读者的是,工业4.0研究院人员不在学术期刊上发表研究成果,相关理论研究成果仅供内部使用,因此本文介绍的学术研究团队不涵盖相关内容。

中国数字孪生体学术研究团体

      在赵亮、许娜和张维等人撰写的《我国数字孪生研究的进展、热点和前沿》一文中,基于中国知网核心期刊数据库做了分析,提炼出北京航空航天大学、西安科技大学、河北工业大学、中国科学院沈阳计算技术研究所、东南大学、同济大学、暨南大学和清华大学等八家机构为核心的学术研究团体。

      对八大研究团体的关注重点来看,以机械自动化占比最高,其次是建筑领域。笔者认为,这基本代表了中国学术研究和产业实践的实际情况。

      以机械自动化为主的数字孪生体学术研究群体,大都从信息物理系统(CPS,Cyber-Physical Systems)平移到数字孪生体。众所周知,信息物理系统是德国工业4.0体系的核心,后来德国被迫通过“资产管理壳”(AAS,Asset Administration Shell)平移到数字孪生体领域,并围绕资产管理壳建立了德国工业数字孪生体协会。

编号 核心机构 特点 工业4.0研究院评价
1 北京航空航天大学 以自动化工程为基础,提出了数字孪生车间,跟西门子合作较为紧密 学术基础为信息物理系统(CPS),目前开始向军工领域延伸
2 西安科技大学 主要开展机械工程相关研究,包括机械人、掘进机等的数字孪生体应用 以煤炭行业为主要目标对象,跟中煤科工集团建立了合作关系
3 河北工业大学 以机械工程为主
4 中国科学院沈阳计算技术研究所 推动数字孪生算法设计、建模方法和三维检测等相关研究 跟中国科学院大学、国家工业信息安全发展中心和沈阳高精数控智能技术有限公司等合作
5 东南大学 以机械工程为主 跟陕西柴油机重工有限公司合作
6 同济大学 主要跟踪西门子的工业软件应用 中德学院为主
7 暨南大学 以物联网和物流工程为主 跟广东本地的经济需求结合
8 清华大学 主要是BIM的应用 建筑学院较为积极,目前积极向其他领域延伸

      赵亮等人撰写的论文通过数据库,对发布数字孪生体最多的核心期刊做了介绍,包括《计算机集成制造系统》《远程教育杂志》《中国机械工程》《油气储运》和《系统仿真学报》等,其中,《计算机集成制造系统》发文量高达46篇(截止到2020年)。

      我国学者撰写的学术论文主要集中在航空航天、未来教育和智能制造三大领域,除数字孪生体之外,高共现和中心性关键词包括智能制造、信息物理系统、断路器、人工智能、关键技术、虚实映射、大数据、体系结构和物联网,跟本人在《数字孪生体》一书提出的仿真、连接和数据三大流派基本吻合。

      国内一些领先的学者,同时还把研究推向了国际英文期刊,在国外刊物上发布了大量的学术论文,其引用量甚至排名世界第一,实现了学术成果量的绝对领先。

      DARPA和美国空军研究实验室是最早提出数字孪生体概念,并持续推进数字孪生体科学演变的机构,但限于遏制大国对手的需要,它们不仅主动放弃发布论文的机会,而且还尽量避免谈及数字孪生体,这一点读者可以从DARPA相关资料难以寻觅数字孪生体词汇就有所感受。

      正如美国国防部2023年11月16日发布的《国防工业战略》(National Defense Industrial Strategy)透露出来的,遏制中国和俄罗斯等大国对手获得数字孪生体先进技术,成为美军的国防工业战略需要。

      这意味着中国需要更高质量的学术研究成果,而不仅仅把研究局限到机械自动化和智慧城市等较容易撰写论文或获得资助资金的领域。

      要实现我国数字孪生体产业的繁荣,学术研究是必不可少的一环,这一点在当前美国推行经济武器化背景下尤为重要。

      知易行难,实现这样的目标需要学术界改变以量取胜,或以引用量取胜的评价标准,还需要学者拥有更宽广的胸怀和更远大的抱负,敢于挑战权威,愿意长期在该领域开展研究。

      当然,我国科研管理机构或评价部门有可能是所有问题的关键。

 

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