“數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“虛擬世界”，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。這是用數(shù)字化方式為物理對(duì)象創(chuàng)建虛擬模型，由此來(lái)模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為……數(shù)字孿生是數(shù)字化發(fā)展的必經(jīng)之路，數(shù)字孿生城市是智慧城市的起點(diǎn)。”
最近專(zhuān)精特新比較火，里面有很多硬科技，比如這幾天大熱的工業(yè)母機(jī)說(shuō)是數(shù)控機(jī)床，在數(shù)字領(lǐng)域，還有一個(gè)非常重要的技術(shù)應(yīng)用，就是數(shù)字孿生。我們今天就來(lái)看一看。
數(shù)字孿生，英文名叫Digital Twin（數(shù)字雙胞胎），也被稱(chēng)為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)字孿生就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的“克隆體”。就如下圖：
它被創(chuàng)建在信息化平臺(tái)上，是虛擬的。大家說(shuō)，這不就是一個(gè)三維CAD制圖軟件就可以實(shí)現(xiàn)的嗎？
它跟三維最大的不同就是，他與實(shí)體是一一對(duì)應(yīng)的，數(shù)字化的“克隆體”與實(shí)體是一一對(duì)應(yīng)的，也會(huì)動(dòng)，是根據(jù)物理設(shè)計(jì)模型，還有實(shí)體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)，以及實(shí)體運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。外界的狀態(tài)都反應(yīng)到了數(shù)字化的“克隆體”上。
如果需要做系統(tǒng)設(shè)計(jì)改動(dòng)，或者想要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應(yīng)，工程師們可以在孿生體上進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”。這樣一來(lái)，既避免了對(duì)本體的影響，也可以提高效率、節(jié)約成本。理解數(shù)字孿生還需要記住三個(gè)關(guān)鍵詞，分別是“全生命周期（PLM）”、“實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)”、“雙向”。
01
應(yīng)用案例
采用數(shù)字孿生技術(shù)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)采集和智能分析，可以預(yù)測(cè)維護(hù)工作的最佳時(shí)間點(diǎn)，也可以提供維護(hù)周期的參考依據(jù)。數(shù)字孿生體也可以提供故障點(diǎn)和故障概率的參考。數(shù)字孿生給工業(yè)制造帶來(lái)了顯而易見(jiàn)的效率提升和成本下降，使得幾乎所有的工業(yè)巨頭趨之若鶩。
以美國(guó)通用公司為例。他們號(hào)稱(chēng)自己已經(jīng)為每個(gè)引擎、每個(gè)渦輪、每臺(tái)核磁共振創(chuàng)造了一個(gè)數(shù)字孿生體（截至2018年，GE已經(jīng)擁有120萬(wàn)個(gè)數(shù)字孿生體）。
通過(guò)這些擬真的數(shù)字化模型，工程師們可以在虛擬空間調(diào)試、實(shí)驗(yàn)，能夠讓機(jī)器的運(yùn)行效果達(dá)到最佳。
波音公司為F-15C型飛機(jī)創(chuàng)建了數(shù)字孿生體，不同工況條件、不同場(chǎng)景的模型都可以在數(shù)字孿生體上加載，每個(gè)階段、每個(gè)環(huán)節(jié)都可以衍生出一個(gè)或多個(gè)不同的數(shù)字孿生體，從而對(duì)飛機(jī)進(jìn)行全生命周期各項(xiàng)活動(dòng)的仿真分析、評(píng)估和決策，讓物理產(chǎn)品獲得更好的可制造性、裝配性、檢測(cè)性和保障性。
上述技術(shù)路徑可以用在新開(kāi)發(fā)或正在改進(jìn)的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)線上，即盡量在數(shù)字空間中，針對(duì)有待改進(jìn)的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)線，做好它們的數(shù)字孿生體，施加并測(cè)試各種數(shù)字化的工況條件，隨意變換工作場(chǎng)景，以近乎零成本對(duì)這些數(shù)字孿生體進(jìn)行虛擬測(cè)試和反復(fù)迭代，待一切測(cè)試結(jié)果都滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)與改進(jìn)目的之后，再在實(shí)際的機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)測(cè)，這樣可以大幅度減少對(duì)物理實(shí)體測(cè)試環(huán)境的依賴(lài)和損耗，減少或避免可能出現(xiàn)的環(huán)境污染或人體傷害。最終通過(guò)一兩次迭代就能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體機(jī)器設(shè)備的改進(jìn)。
02
A股目前現(xiàn)狀
智能制造以工業(yè)軟件為基礎(chǔ)，勾畫(huà)制造業(yè)的未來(lái)。智能制造包括三方面：工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)信息化管理，一個(gè)企業(yè)只有具備了以上三個(gè)方面的協(xié)同建設(shè)，才能被稱(chēng)之為智能制造企業(yè)。中國(guó)制造業(yè)仍處在中低端水平，制造業(yè)亟需升級(jí)。需要由制造大國(guó)，升級(jí)為制造強(qiáng)國(guó)。
政府產(chǎn)業(yè)政策支撐我國(guó)制造業(yè)邁向智能。“中國(guó)制造2025”以體現(xiàn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造為主線。主要包括八項(xiàng)戰(zhàn)略對(duì)策：
推行數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造；
提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力；
完善制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系；
強(qiáng)化制造基礎(chǔ)；提升產(chǎn)品質(zhì)量；推行綠色制造；
培養(yǎng)具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)群體和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)：發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)。
2024年我國(guó)智能制造業(yè)規(guī)模有望翻倍，工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)?；蛲皆鲩L(zhǎng)。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，我國(guó)智能制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模已經(jīng)達(dá)到萬(wàn)億水平，2019年末為2.3萬(wàn)億元，2020年將繼續(xù)高速增長(zhǎng)（30%）達(dá)到2.9萬(wàn)億元，我國(guó)智能制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模2024年有望達(dá)到4.7萬(wàn)億元，約為2019年的兩倍。軟件是智能的核心，工業(yè)軟件建立了數(shù)字自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則體系操控著規(guī)劃、制作和運(yùn)用階段的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)流通的橋梁是工業(yè)制造的大腦。我們認(rèn)為工業(yè)軟件將跟隨智能制造空間的提升，不斷擴(kuò)張市場(chǎng)規(guī)模。
如下述公司業(yè)務(wù)范圍就可能存在一定的機(jī)會(huì)。
