面向未来的竞争

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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

 

胡权:再谈数字孪生体三大流派

      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

 

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。