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數(shù)字孿生是仿真應(yīng)用的巔峰。作為中國(guó)最大的仿真公司，安世亞太宣布設(shè)立數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室。這是一家仿真公司跨入智能制造時(shí)代最優(yōu)美的姿勢(shì)。

數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室將致力于對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的研究與發(fā)展，并將這些技術(shù)形成有價(jià)值的解決方案，通過(guò)工程化應(yīng)用造福人類。

一、 技術(shù)研究和專業(yè)設(shè)置

數(shù)字孿生體是由物理對(duì)象、數(shù)字鏡像及互動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)體系，其生長(zhǎng)發(fā)育必將經(jīng)過(guò)數(shù)化、互動(dòng)、先知、先覺和共智等幾個(gè)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)方向和專業(yè)設(shè)置便是依據(jù)這些過(guò)程相關(guān)的技術(shù)來(lái)確定的。

1. 建模

“數(shù)化”是對(duì)物理世界數(shù)字化的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程需要將物理對(duì)象表達(dá)為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能識(shí)別的數(shù)字模型。建模技術(shù)是數(shù)字化的核心技術(shù)，譬如測(cè)繪掃描、幾何建模、網(wǎng)格剖分、系統(tǒng)建模、流程建模、組織建模等技術(shù)。

2. 物聯(lián)網(wǎng)

“數(shù)化”中的另一層意思是物理世界本身的狀態(tài)變?yōu)榭梢员挥?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)所能感知、識(shí)別和分析，這些狀態(tài)包括位置、屬性、性能等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為原子化向比特化轉(zhuǎn)變提供了完整的解決方案。

3. 數(shù)字線程

“互動(dòng)”是數(shù)字孿生體的一個(gè)重要特征，主要是指物理對(duì)象和數(shù)字對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)互動(dòng)，當(dāng)然也隱含了物理對(duì)象之間以及數(shù)字對(duì)象之間的互動(dòng)。后兩者在物聯(lián)網(wǎng)和仿真世界中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，而前者是數(shù)字孿生體獨(dú)有的特征。這種動(dòng)態(tài)互動(dòng)的需要數(shù)字線程技術(shù)來(lái)完成。

4. 仿真

“先知”是指對(duì)物理世界的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。這需要數(shù)字對(duì)象不僅表達(dá)物理世界的幾何形狀，更需要數(shù)字模型中融入物理規(guī)律和機(jī)理，這是仿真世界的特長(zhǎng)。仿真技術(shù)不僅建立物理對(duì)象的數(shù)字化模型，還要根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，通過(guò)物理學(xué)規(guī)律和機(jī)理來(lái)計(jì)算、分析和預(yù)測(cè)物理對(duì)象的未來(lái)狀態(tài)。物理對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)則通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字線程獲得。這種仿真不是對(duì)一個(gè)階段或一種現(xiàn)象的仿真，應(yīng)是全周期和全領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)仿真，譬如產(chǎn)品仿真、虛擬試驗(yàn)、制造仿真、生產(chǎn)仿真、工廠仿真、物流仿真、運(yùn)維仿真、組織仿真、流程仿真、交通仿真、人群仿真、戰(zhàn)場(chǎng)仿真等。

5. 大數(shù)據(jù)

如果說(shuō)“先知”是依據(jù)物理對(duì)象的確定性規(guī)律和完整機(jī)理來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)字孿生體的未來(lái)，那“先覺”就是依據(jù)不確定和不完整的信息來(lái)預(yù)感未來(lái)，這是大數(shù)據(jù)的強(qiáng)項(xiàng)。如果要求數(shù)字孿生體越來(lái)越智能和智慧，就不應(yīng)局限于人類對(duì)物理世界確定性知識(shí)，其實(shí)人類本身就不是完全依賴確定性知識(shí)而領(lǐng)悟世界的。

6. 云計(jì)算

“共智”的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)世界上所有數(shù)字孿生體智慧的交換和共享，其隱含的前提是單個(gè)數(shù)字孿生體內(nèi)部各構(gòu)件的智慧首先是共享的。云計(jì)算則為數(shù)字孿生體內(nèi)部和之間進(jìn)行智慧共享提供了可能。當(dāng)然，所謂“單個(gè)”數(shù)字孿生體是人為定義的范圍，多個(gè)數(shù)字孿生單體可以通過(guò)共智形成更大的數(shù)字孿生體，這個(gè)數(shù)量可以是無(wú)限的。

二、 解決方案和工程化生態(tài)

數(shù)字孿生體的應(yīng)用將走向智能制造、智慧產(chǎn)業(yè)以及智慧軍事，所以實(shí)驗(yàn)室的工程化落地應(yīng)用方向也將與之有關(guān)。實(shí)驗(yàn)室將成立工程中心，將數(shù)字孿生技術(shù)在智能制造、智慧產(chǎn)業(yè)及智慧軍事等領(lǐng)域的解決方案實(shí)施落地，實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果向社會(huì)價(jià)值的轉(zhuǎn)化。

1. 智能制造

數(shù)字孿生技術(shù)為產(chǎn)品全生命周期提供了智能進(jìn)化階梯。從基于MBSE（基于模型的系統(tǒng)工程）的先進(jìn)設(shè)計(jì)過(guò)程，到基于PSE（生產(chǎn)系統(tǒng)工程）的先進(jìn)制造過(guò)程，及基于IIOT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）的智慧運(yùn)維過(guò)程，都可利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化。數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室將在智能制造領(lǐng)域進(jìn)行方案打造和工程化落地。

2. 智慧產(chǎn)業(yè)

除了產(chǎn)品制造領(lǐng)域，在國(guó)計(jì)民生領(lǐng)域，數(shù)字孿生可以將各種產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧化。在數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室，將對(duì)數(shù)字孿生城市和數(shù)字孿生增材產(chǎn)業(yè)體系等進(jìn)行方案打造和工程化落地。

3. 智慧軍事

在軍事相關(guān)領(lǐng)域，除軍品研制可以基于數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能制造外，在數(shù)字孿生戰(zhàn)場(chǎng)和數(shù)字孿生戰(zhàn)斗群方面，實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)行方案研究和工程化落地。

數(shù)字孿生解決方案及業(yè)務(wù)開展涉及的技術(shù)非常寬廣，絕不局限于實(shí)驗(yàn)室所研究的技術(shù)（參見上節(jié)），不同的應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景都有大量的特定技術(shù)。所以，實(shí)驗(yàn)室不僅是進(jìn)行技術(shù)研究、解決方案打造以及工程化落地的單位，還是合作伙伴生態(tài)發(fā)展平臺(tái)，與合作伙伴聯(lián)合打造更完備和廣泛的解決方案，統(tǒng)一參與工程化落地，共同造福社會(huì)。

三、 平臺(tái)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)研究

生態(tài)打造必須以一個(gè)開放的技術(shù)架構(gòu)和平臺(tái)為基礎(chǔ)，否則一個(gè)看似完整的解決方案，其實(shí)技術(shù)上并不完備。這些專業(yè)都是各自為戰(zhàn)的孤島和煙囪。所以，實(shí)驗(yàn)室將開發(fā)數(shù)字孿生技術(shù)整合框架和集成平臺(tái)，用以支撐解決方案的工程化落地。

標(biāo)準(zhǔn)則是架構(gòu)和平臺(tái)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)行數(shù)字孿生體相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，參與國(guó)家及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定。

四、 全球發(fā)展

實(shí)驗(yàn)室除了設(shè)立北京總部外，將在全球（包括北美、歐洲、日韓等國(guó)家和地區(qū)）設(shè)立分部，以汲取國(guó)際前沿技術(shù)營(yíng)養(yǎng)，并展開國(guó)際合作。目前已經(jīng)設(shè)立了北美分部。

作者簡(jiǎn)介

田鋒，安世亞太公司高級(jí)副總裁，國(guó)家工業(yè)軟件與先進(jìn)設(shè)計(jì)研究院常務(wù)副院長(zhǎng)，北京市綜合仿真實(shí)驗(yàn)室主任，數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室主任。

作者擁有二十多年研發(fā)、技術(shù)、管理與咨詢經(jīng)歷，為近百家企業(yè)提供研發(fā)體系規(guī)劃、建設(shè)和研發(fā)信息化咨詢，是中國(guó)航空三大主機(jī)所、船舶工業(yè)某研究院、中國(guó)中車等企業(yè)的精益研發(fā)、知識(shí)工程、仿真體系建設(shè)項(xiàng)目總設(shè)計(jì)師，著有工業(yè)與智能制造熱門圖書《精益研發(fā)2.0》、《知識(shí)工程2.0》。

數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介

數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室致力于對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的研究與發(fā)展，并將這些技術(shù)形成有價(jià)值的解決方案，通過(guò)工程化應(yīng)用造福人類。

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