究竟什么是数字孪生?它是谁提出来的?它会给我们的生活带来什么样的改变?
带着这些问题,我们来看今天这篇文章——
什么是数字孪生
它的官方定义非常复杂,是这么说的:
数字孪生,是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
看晕了吧?其实,简单来说,数字孪生就是在一个设备或系统的基础上,创造一个数字版的“克隆体”。
也许你会说,这不就是电脑上的设计图纸嘛?CAD搞搞不就有了?
其实不然。相比于设计图纸,数字孪生体最大的特点在于:它是对实体对象(姑且就称为“本体”吧)的动态仿真。也就是说,数字孪生体是会“动”的。
而且,数字孪生体不是随便乱“动”。它“动”的依据,来自本体的物理设计模型,还有本体上面传感器反馈的数据,以及本体运行的历史数据。
除了“会动”之外,理解数字孪生还需要记住三个关键词,分别是“全生命周期”、“实时/准实时”、“双向”。
数字孪生是源自工业界的概念。在工业制造领域,有一个词叫做“产品生命周期管理(PLM)”。相信很多人都听说过。
而实时/准实时,是指本体和孪生体之间,可以建立全面的实时或准实时联系。两者并不是完全独立的,映射关系也具备一定的实时性。
数字孪生的起源
很多人认为,数字孪生是美国密歇根大学教授Michael Grieves博士于2002年提出的。
Michael Grieves博士
Michael Grieves博士在2014年发布的文章中,曾经“追溯”自己曾经在2002年密歇根大学PLM中心一次演讲中,提及了类似数字孪生的相关概念。他还“追溯”自己曾经在2003年的一次高管培训上,提出了“物理产品的数字等同体或数字孪生体概念”。
真正有据可查的“数字孪生”概念提出者,是美国空军研究实验室(AFRL,Air Force Research Laboratory)。
AFRL徽标
当时,AFRL希望实现战斗机维护工作的数字化,而数字孪生是他们想出来的创新方法。
当美国空军意识到数字孪生具有很强实用意义的同时,另一家企业也对数字孪生产生了浓厚的兴趣,它就是美国通用电气公司(GE)。
美国通用电气公司(GE)
美国通用电气公司在为美国国防部提供F-35联合攻击机解决方案的时候,发现了数字孪生体的价值。
不知道大家是否还记得小枣君之前那篇介绍工业4.0的文章?是的,美国通用电气公司,就是美国先进制造战略(美国版的工业4.0)的主要推手。
当时的美国通用,一直在致力于研究工业数字化,以及如何构建工业互联网体系。显然,数字孪生对工业4.0非常有用,可以说是如鱼得水。
再后来,德国西门子(德国工业4.0的代表企业)也跟着拥抱了数字孪生,将其奉为至宝。
2015年左右,中国也开始跟进。当时包括工业4.0研究院在内的多家国内研究机构和企业,纷纷启动了数字孪生相关的研究课题。
数字孪生的价值
我们通过案例来解释说明一下。
工业制造
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生产流程数字孪生模型(图片来自德勤大学出版社)
通过这些拟真的数字化模型,工程师们可以在虚拟空间调试、实验,能够让机器的运行效果达到最佳。
智慧城市
我们知道,5G将开启“万物互联”的时代,它使得人类的连接技术到了前所未有的高度。
事实上,印度海德拉巴、新加坡,还有我们中国的深圳、雄安,都已经在做这方面的摸索和尝试。大量的投资,正在涌向“智慧城市+数字孪生”的应用场景。
阿里的“城市大脑”、“数字平行世界”,还有科大讯飞的“讯飞超脑”,都涉及到智慧城市和数字孪生的结合。
基建工程
结 语
但是,我们还是应该理性看待数字孪生。
相对来说,潜心研究、客观评估、谨慎投入,才是打开数字孪生世界的正确姿势。