面向未来的竞争

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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。

 

软件工厂:工业4.0研究院2025年主题

      经过10年时间的发展,工业4.0研究院已经完成了12个主题任务,在工业4.0、人工智能、数字孪生体以及开源软件等领域有较大的突破,为引领第四次工业革命的目标奠定了基础。

      还有一个多月就将进入2025年,工业4.0研究院经过审慎分析,近期确定了2025年的主题为“软件工厂”(Software Factory)。

      工业4.0研究院认为,数字孪生体、人工智能和数据科学等新一代数字技术是推动军事和工业发展的关键技术,它们的进步改变了传统的军事行动和工业运行,加速重塑未来战争和新工业时代。

软件工厂

      正如工业4.0研究院院长胡权提出的“二八定律倒置”原理,软硬件的占比正在从现在的20%:80%向80%:20%转变,未来将是一个软件定义的世界。

      传统软件的生产效率不高,成为某些受过严格训练的人员才能参与的领域,这导致过去几十年的工业化进程被硬件主导,人们只能接受千篇一律的产品,包括汽车、家电和手机等常用的商品。

      虽然苹果公司引领的智能手机革命还在进行中,通过应用商店让每个人的手机与众不同,但每年发布的iPhone并没有太大变化,则成为大众诟病的槽点。

      为什么不大规模采用软件呢?

      熟悉该领域的行业人士应知道,软件开发的起点太高,生产效率不太高,这些问题导致软件的大规模应用还不成熟。

      不过,以美国互联网企业和美国国防部等为代表的组织,已经为软件工业化提供了一条路径:软件工厂。

      传统的软件开发基础设施和方法,都是为了个人或小团队研发准备的,当大团队协同开发大型或分布式系统的时候,其中的协调工作成倍数增长,导致其漏洞百出,让软件产品的质量控制成为一个大难题。

      为了解决这些问题,世界顶级大学、研究机构和领先企业等协作起来,已经建立了完善的软件工厂体系,围绕“零信任”(Zero Trust),形成了数据运行(DataOps)、模型运行(TwinOps)和开发运行(DevOps)三位一体的现代软件工程模式。

      通过几年时间的研究探索,工业4.0研究院已经积累了较为丰富的经验,在SEDRIS、Cesium、AFSIM等典型应用上获得了较大的成功,为2025年推动“软件工厂”主题提供了基本条件。

      跟过去每年的主题方法类似,工业4.0研究院将在数字孪生体联盟成员中推广软件工厂方法,并协助对接部分软件工厂的需求。

      由于2025年是我国十五五规划的关键时期,数字孪生体联盟将在2025年举办软件工厂系列活动,同时争取有远见的大型企业参与,提供软件工厂应用场景或相关项目,让数字孪生体联盟成员在实践中践行相关原则、方法和流程。

      2025年,我们关注“软件工厂”。

 

庆祝数字孪生体联盟成立五周年

      2024年10月16日,数字孪生体联盟(DTC,Digital Twin Consortium)成立五周年了。作为第一家数字孪生体联盟发起人,本人衷心祝贺数字孪生体联盟过去五年所取得的成就。

      五年前,工业4.0研究院经过审慎研究决定,发起了全球第一家数字孪生体联盟,当时这个决定是开创性的,因为真正相信数字孪生体技术的独立性,并真心实意想推动其发展的组织或个人并不多。

      感谢信任工业4.0研究院的行业企业和单位,虽然不一定真正了解数字孪生体,但他们相信工业4.0研究院正在开创新时代,在做颠覆性创新的事情,于是他们递交申请加入了数字孪生体联盟。

      经过五年时间的发展,数字孪生体联盟拥有300多家成员,既有行业组织,也有各种企业,还有不少研究院所或高校加入。

      在启动数字孪生体联盟的时候,工业4.0研究院得到了人民邮电出版社的支持,签订了战略合作协议,出版了行业第一本介绍数字孪生体产业的图书,即《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》,该书的出版,预示着数字孪生体时代的来临。

      工业4.0研究院作为数字孪生体联盟理事长单位,跟各成员分享各种先进研究成果,同时尽力推动数字孪生体技术生态的发展。

      通过多年的探索,数字孪生体联盟做出了一系列重大决策:

      第一,不再把编制行业标准作为主要目标。

      这不是一个容易的决定,我国不少行业联盟把制定行业标准作为其主要工作内容,以此获得更大的话语权或影响力。

      当数字孪生体联盟成立之后不久,工业4.0研究院就牵头编制了《数字孪生体概念和术语体系》,受到了成员的欢迎。

      然而,由于全球关于数字孪生体科学的研究工作不成熟,过早推进标准会阻碍行业的发展。实际情况是,直到2024年,数字孪生体领域的领先者美国国防部也未编制数字孪生体的标准,反而强调需要进一步推动该技术的成熟。

      第二,减缓工业数字孪生体的推进力度。

      数字孪生体联盟成立之初,由于不少成员来自工业领域,迫切需要获得相关知识或发展指导。工业4.0研究院为此做了较多的工作,调研了全国数十家工业企业,对工业数字孪生体的使用情况还开展了专题研究。

      2021年9月,德国几大协会联合发起了“工业数字孪生体协会”(IDTA,Industrial Digital Twin Association),把原来属于工业4.0核心的“资产管理壳”(AAS)称为“数字孪生体”。

      工业4.0研究院考虑到数字孪生体科学技术体系还不健全,在价格敏感的工业领域推数字孪生体技术的时机还不成熟,于是决定暂缓在工业领域继续投入大量的资源,等待一些追风的从业者“出清”。

      第三,聚焦AI/ML、网络信息和建模仿真三大颠覆性技术的融合应用,破解中国数字孪生体生态发展的困境。

      对比美国采纳数字孪生体技术的情况,很少有客户会为简单的“可视化”买单,这一点跟中国的情况不同,究其原因,我国当前数字孪生体项目大都是政府项目(例如智慧城市)或满足国有企业展示需要,属于工业价值创造的项目不多。

      数字孪生体具有巨大的价值,但不是把传统仿真软件或地理信息系统等包装一下就能实现的,它需要攻克数字孪生化、数字线程和数字孪生体平台三大核心技术。

      本人在《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》对这个问题做过介绍,但非常遗憾的是,经过五年时间的发展,我国相关产业生态并未形成,反而是韩国、瑞典等小国在数字孪生化方向有了不小的突破。

      最后,面向未来五年(2025-2029)的发展,数字孪生体联盟重新聚焦“数字孪生+”战略,启动了一系列项目,近期公布了“数字孪生船舶开放研究计划”(简称“Sori计划”)。

      Sori计划以位于浙江、山东和江苏的三条无人船为基础,通过数字孪生化技术的应用,为它们建立了数字孪生体,然后以数字孪生船舶平台(类似SIMNET或JSE)的方式,为参与该项目的合作方提供服务。

      数字孪生体联盟成员拥有优先参与Sori计划的权利,有兴趣的成员可以联系秘书处进一步了解相关情况。

      过去的五年时间,感谢数字孪生体联盟成员的相伴和支持,未来五年,让我们抓住数字孪生体时代的发展机会,共同成为第四次工业革命的引领者。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长

 

数字孪生战场实验室到访北航计算机学院交流

      2024年9月20日,数字孪生战场实验室胡权一行到访北京航空航天大学计算机学院,参观考察虚拟现实技术与系统全国重点实验室,并与负责数字孪生体领域的周彬教授团队进行深入交流。

      针对双方感兴趣的话题,双方团队做了深入的探讨,并围绕“数字孪生模型软件工厂”建设相关问题做了讨论。

      数字孪生战场实验室是工业4.0研究院下属平台,提出了数字孪生国防体系,目前专注解决数字孪生战场关键技术探索与应用问题。

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      根据X战略计划安排,数字孪生战场实验室推动与特色突出的单位共建主题技术平台,推广和扩展数字孪生战场创新生态和应用开发能力。

      作为数字孪生战场创新生态的预选合作方,虚拟现实技术与系统全国重点实验室是国内最早开展虚拟现实技术研究与应用的单位之一,成立于2007年。

      经过多年的发展和建设,围绕航空航天、国防军事、医疗手术、装备制造和文化教育等五个领域的重大应用需求,瞄准虚拟现实国际发展前沿,深入进行理论研究、技术突破、系统研制和应用示范。

      于2022年作为全国首批20个“标杆”实验室,率先完成了全国重点实验室优化重组,致力于突破解决虚拟现实2.0的重大核心科技问题,产出重大原创成果,使我国率先实现从3I虚拟现实1.0到6I虚拟现实2.0的跨越。

      数字孪生战场实验室与虚拟现实全国重点实验室负责人共同承诺,将秉承开放式创新理念,持续推进“数字孪生模型软件工厂”相关议题,落实共建共赢的发展目标。