工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接了工業(yè)場景中的物理世界與數(shù)字世界,卻難以實現(xiàn)身份唯一對應(yīng)、信息不可篡改、數(shù)據(jù)有效利用等問題。根據(jù)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》,“十四五”時期將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)立足我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,發(fā)揮新一代信息技術(shù)引領(lǐng)作用的關(guān)鍵階段。
隨著區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)的發(fā)展,推動了數(shù)字仿真技術(shù)在工業(yè)場景中的應(yīng)用探索,而仿真技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展也反作用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。本文將通過梳理從仿真技術(shù)到孿生技術(shù)的發(fā)展歷史,并總結(jié)歸納不同歷史階段中,技術(shù)的發(fā)展規(guī)律,從而預(yù)判工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展方向。
當(dāng)工程師完成一款汽車的設(shè)計方案后,如何判斷產(chǎn)品性能的可靠性?當(dāng)一套倉庫平面設(shè)計方案被完成后,怎么驗證其后期使用的效率?當(dāng)我們完成工廠產(chǎn)線設(shè)計后,又該如何判斷方案可行性?在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中,離散型事件的規(guī)劃離不開仿真技術(shù)的輔助,尤其在市場競爭日益加劇的情況下,工業(yè)企業(yè)面臨產(chǎn)品迭代速度和產(chǎn)品創(chuàng)新多方面壓力,企業(yè)需要在最短時間內(nèi)完成產(chǎn)品的研發(fā)、測試及驗證等,而仿真技術(shù)以其高效及低成本的方式,分析和研究系統(tǒng)運行行為、揭示系統(tǒng)的動態(tài)過程和運動規(guī)律,助力企業(yè)工業(yè)研發(fā)和管理。
隨著科技的迅速發(fā)展,仿真技術(shù)已經(jīng)深入影響著工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、安全及產(chǎn)量,但現(xiàn)有仿真技術(shù)也有其缺陷,決策模型多為相對靜態(tài),缺乏實時動態(tài)調(diào)整、演化和行為預(yù)測功能,難以滿足未來工業(yè)制造的快節(jié)奏要求。而隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,一場OT與IT技術(shù)的融合掀起了改革浪潮,這場改革也影響到了仿真技術(shù)的發(fā)展,讓我們看到了一個新的方向——數(shù)字孿生。
一、仿真到孿生技術(shù)的發(fā)展歷史
仿真是將包含了確定性規(guī)律和完整機理的模型轉(zhuǎn)化成軟件的方式,來模擬物理世界的一種技術(shù)。只要模型正確,并擁有了完整的輸入信息和環(huán)境數(shù)據(jù),就可以基本正確地反映物理世界的特性和參數(shù)。如果說事物的模型化是我們對物理世界或問題的理解,那么仿真就是驗證和確認這種理解的正確性和有效性。技術(shù)允許工業(yè)企業(yè)以低成本和零風(fēng)險的方式在虛擬工廠里測試各種決策、戰(zhàn)略和規(guī)定,驗證不同方案的運行情況,目前仿真技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用范疇如圖1所示,主要包括三大類,分別是工具類、運營類和工控類。
圖1:仿真系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用范疇
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,仿真技術(shù)經(jīng)歷了從模擬計算機仿真轉(zhuǎn)向數(shù)字計算機仿真的過程,以及從過程仿真到孿生的過程,具體包含了四個階段:物理仿真、模擬仿真、數(shù)字仿真,數(shù)字孿生4個階段。
1、物理仿真
物理仿真是根據(jù)實物的基本功能以更低成本建設(shè)其仿制品,實現(xiàn)更低成本和風(fēng)險訓(xùn)練及科研等。例如1920年代,Edwin Link開發(fā)了世界上第一臺飛行模擬器;1930年美國陸軍、海軍航空隊采用了林克儀表飛行模擬訓(xùn)練器(如圖2所示),在模擬環(huán)境中提升飛行員操作能力,以此降低訓(xùn)練成本,同時極大程度降低了飛行事故率的出現(xiàn)。據(jù)文獻資料提供數(shù)據(jù),該物理仿真系統(tǒng)幫助美國空軍每年節(jié)約1.3億美元訓(xùn)練費用及減少死亡人數(shù)高達500名以上。
圖2:林克儀表飛行模擬訓(xùn)練器
2、模擬仿真
50年代末期采用模擬數(shù)字混合仿真方法,根據(jù)仿真對象的數(shù)字模型將一系列運算器(如放大器、加法器、乘法器、積分器和函數(shù)發(fā)生器等等)以及無源器件,如電阻器件、電容器、電位器等等相互連接而形成仿真電路。1950-1953年美國首先利用計算機來模擬戰(zhàn)爭,為防空兵力或地空作戰(zhàn)等場景做出最優(yōu)部署。1960年,美國NASA為了實施一系列的載人登月計劃,在地面建設(shè)了一套高水準(zhǔn)、完整的半物理結(jié)合模擬仿真系統(tǒng)(模擬器),用于宇航員培訓(xùn)和任務(wù)控制人員的作業(yè)(如圖3所示)。1970年4月,阿波羅13發(fā)射后,在210000英里外的太空中宇宙飛船生活艙的氧氣罐發(fā)生爆炸,地面工作人員通過物理仿真系統(tǒng)操作演練為宇航員設(shè)計了一套返回地球計劃,并順利完成任務(wù)。
圖3:NASA宇宙飛船半物理仿真系統(tǒng)
3、數(shù)字仿真
模擬仿真雖然給市場帶來了便利,但也有其明顯缺點,如處理速度過慢,需要的技術(shù)人員較多,對計算機性能要求高,更麻煩的是仿真結(jié)果經(jīng)常含糊不清、模棱兩可。而數(shù)字仿真的出現(xiàn),讓模擬仿真存在的缺點得以很大程度的改善。數(shù)字建模也稱計算機建模,使用計算機對物理世界的運行機理進行數(shù)學(xué)模型化,同時通過多次模擬實驗獲取結(jié)果。數(shù)字仿真的類型非常多,目前行業(yè)內(nèi)沒有具體分類和界定,此處按照仿真展示效果分為2D仿真和3D仿真。
(1)2D仿真
19世紀(jì)50年代末期,Gordon就職于貝爾實驗室,研究信息交換系統(tǒng)時嘗試了用單服務(wù)器和多服務(wù)器來完成簡單仿真實驗,完成了基于框圖的交換系統(tǒng)模擬器,這也是歷史上首個基于數(shù)字仿真的應(yīng)用。1960年Gordon加入IBM并開啟了終端系統(tǒng)反應(yīng)時間的研究項目,前期大家看到了仿真系統(tǒng)存在的潛在價值,于是根據(jù)經(jīng)驗完成了基于模塊化的模擬器(如圖4所示),命名為通用系統(tǒng)仿真語言(General Purpose System Simulator,簡稱GPSS),雖然整個系統(tǒng)僅25個模塊,但開啟了仿真系統(tǒng)市場化先河,該系統(tǒng)直至現(xiàn)在仍在迭代使用。隨后1963年Nygaard和Dahl開發(fā)了SIMULA,同年Kiviat開發(fā)并發(fā)布了了GASP;MIT發(fā)布了SIMSCRIPT等等,仿真軟件在不同行業(yè)出現(xiàn)了百花齊放的場景。
圖4:GPSS仿真輸入及輸出表示例
GPSS框圖(如圖5)用GPSS語言編制仿真程序時,首先用框圖描述被仿真的動態(tài)系統(tǒng)。框圖中每一個模塊表示一種動作。各模塊之間的連線表示動作的先后順序。如果由模塊引出的連線多于一條,則要在模塊上說明動作選擇的條件,所以GPSS框圖與流程圖相似。這種以程序設(shè)計語言為基礎(chǔ)的框圖描述方法,要求對每一模塊給出確切的定義和名稱,并指出相應(yīng)的操作數(shù)。
圖5:GPSS框圖
(2)3D仿真
3D仿真是以三維模型形式展示目標(biāo)對象,讓設(shè)計者或觀察者能夠清晰的觀察到目標(biāo)對象的形狀、大小、以及目標(biāo)對象想象中的紋理和質(zhì)地。1960年,3D圖畫的最早開拓者Ivan Sutherland和他的同事David Evans在猶他大學(xué)創(chuàng)建了計算機科學(xué)教研室,他們用計算機軟件,通過算法建模,電腦手繪,或者掃描等方式,讓物理世界中各類事物以3D數(shù)字模型真實的展示在電腦上,操作者通過計算機能夠讓3D模型任意旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、分解和操作;3D數(shù)字模型在早期主要應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計及展示、建筑設(shè)計效果展示等。1978年,數(shù)字照片的出現(xiàn)對仿真技術(shù)有重要的意義,除最早的動畫展示外,真實場景也可以逐漸以三維仿真出現(xiàn)。截至今天,各類仿真軟件已經(jīng)成熟的應(yīng)用于不同行業(yè),就在新冠疫情期間,武漢雷神山醫(yī)院的建設(shè)也用到了仿真系統(tǒng)BIM,能夠在短短13天的時間內(nèi)完成如此浩大的工程,仿真系統(tǒng)的作用功不可沒。
圖6:倉庫仿真
如圖6所示,在仿真軟件普及前,各公司通?;诮?jīng)驗完成倉庫平面布局設(shè)計;在完成施工并投入使用后,經(jīng)常出現(xiàn)某個功能區(qū)域大小不足、動線不合理的情況,為此需拆除個別設(shè)備再重新調(diào)整布局,花費高昂成本。有了3D仿真軟件后,可以按照設(shè)計概念或物理世界的已有場景設(shè)計倉庫,在仿真軟件中調(diào)用組件并完成各功能區(qū)域的配置;圖像中每個對象(貨架、人、貨物、叉車等等)的運行參數(shù)均可調(diào)節(jié)。完成模型構(gòu)建后,通過模仿現(xiàn)實中的訂單量,甚至使用更大訂單量,尋找系統(tǒng)的作業(yè)瓶頸、作業(yè)過程中的擁堵、閑置或者其他意外情況,能夠在倉庫建設(shè)前或者使用中給出倉庫運行的最佳布局及人員、設(shè)備等安排計劃。
(3)VR及AR
以上數(shù)字仿真的介紹是從技術(shù)維度分類,影響仿真技術(shù)發(fā)展還有一個很重要的維度,即設(shè)備,包括電腦技術(shù)的發(fā)展、VR頭盔、AR眼鏡的發(fā)展等。
①虛擬現(xiàn)實(VR)
虛擬現(xiàn)實(簡稱VR),具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性特征;這個概念集合了計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)等多種技術(shù),模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能,讓體驗者恍若身臨其境,沉浸在計算機生成的虛擬世界中(與現(xiàn)實世界沒有聯(lián)系),并能通過語言、手勢等進行實時交流,增強進入感和沉浸感。
概念的發(fā)展,最早在上世紀(jì)30年代小說《皮革馬利翁的眼鏡》講到神奇的裝備;之后到1960年,Heilig將一部五分鐘的幕布電影配合著光、聲音、可移動座椅、風(fēng)扇(模擬風(fēng)吹)等制造了一個體驗式摩托車,這開創(chuàng)了虛擬現(xiàn)實(VR)的先河;1968年Sutherland發(fā)明了頭戴式展示系統(tǒng),用來幫助直升機飛行員通過紅外線成像技術(shù)在狹窄環(huán)境下成功降落,多年來他也被同行認為是“VR之父”;1980年,NASA發(fā)明了軍隊飛行虛擬仿真系統(tǒng),這也從真正意義上帶動了VR技術(shù)的發(fā)展。90年代各大廠商爭先恐后的布局VR技術(shù),但由于顯示器技術(shù)、3D渲染技術(shù)和動作檢測技術(shù)并不成熟,觀看體驗達不到“可用”的標(biāo)準(zhǔn)。直至2012年Oculus Rift問世,讓公眾對該技術(shù)的興趣重新點燃,如今VR眼鏡已經(jīng)普及市場,相關(guān)產(chǎn)品也逐步問世,如VR游戲、電影、教學(xué)實驗室等。
②增強現(xiàn)實AR
如果說VR呈現(xiàn)了一個完全的虛擬世界,那么AR則完全相反(如圖7所示),是在真實物理世界中疊加出虛擬的內(nèi)容。增強現(xiàn)實(簡稱AR),利用計算機技術(shù)將虛擬的信息疊加到物理世界,通過手機、平板電腦、智能眼鏡等設(shè)備顯示出來,被人們感知,從而物理世界與虛擬的大融合,豐富顯示世界。簡而言之,將本身平面的內(nèi)容“活起來”,賦予實物更多的信息,增強立體感,加強視覺效果和互動體驗感。
圖7:已有AR設(shè)備與物理世界交互的示例
AR概念同樣起步于VR的發(fā)展,只是在1990年,波音公司發(fā)明了“Augmented Reality”這個詞組,兩年后美國空軍基于AR研發(fā)了虛擬幫助系統(tǒng),以及哥倫比亞大學(xué)的Steven Feiner等發(fā)明了機械師修理幫助系統(tǒng),主要用于輔助測距和具體位置觀察等簡單功能。2000年左右,出現(xiàn)了基于AR的Toolkt和ARQuake等游戲,將增強現(xiàn)實概念帶入大眾面前,但當(dāng)時的設(shè)備笨重且價格高,所以沒有市場化。直到2012年,Google Glass面市,這無疑對VR發(fā)展是里程碑式作用。截至2020年,主要典型市場應(yīng)用如表1所示。
表1:2020年VR與AR典型應(yīng)用案例
(數(shù)據(jù)來源:賽迪智庫整理)
因此,在計算機圖形技術(shù)快速發(fā)展后,仿真技術(shù)也得以迅速發(fā)展,展示形式從最早的二維到三維,再到四維。從單純的演示到互動操作,從屏幕展示到場景沉浸,這些都是虛擬技術(shù)的進步。仿真讓模型構(gòu)建難度有效降低,讓相關(guān)方能夠直觀的感受目標(biāo)對象的物理形態(tài),當(dāng)前主要產(chǎn)品如圖8所示;對未來發(fā)展,尤其C2M,每一個客戶可以是自己的設(shè)計師,仿真系統(tǒng)則是必不可少的。
圖8:全生命周期主流仿真軟件圖譜
(資料來源:EFFRA FOF 2020咨詢文件)
無論是3D仿真技術(shù),還是AR、VR概念,對工業(yè)發(fā)展有著至關(guān)重要的影響,隨著工業(yè)制造對可視化、數(shù)字化、協(xié)同化供應(yīng)鏈的要求,除了靜態(tài)仿真,對實時動態(tài)仿真的需求越來越多,因此原有的仿真技術(shù)也有潛在瓶頸,如下:
其一、大多場景無法實時獲取工業(yè)所需數(shù)據(jù);
其二、數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練不足以支撐過程控制;
其三、不同仿真軟件大多只支持單一行業(yè)或場景,IOT+AI的出現(xiàn)讓仿真可能發(fā)生一次新的顛覆。
4、數(shù)字孿生
2002年Michael Grieves在密歇根大學(xué)為PLM(全生命周期管理)中心成立而向工業(yè)界發(fā)表演講而制作的幻燈片,首次提到了PLM概念模型,如圖9所示,模型中出現(xiàn)了物理空間,虛擬空間,從物理空間到虛擬空間的數(shù)據(jù)流,從虛擬空間到現(xiàn)實空間的信息流,以及虛擬子空間的表述,此時提出的內(nèi)容已經(jīng)具備了數(shù)字孿生的所有要素。
圖9:PLM中的概念設(shè)想
2010年在NASA的技術(shù)路線圖中正式使用“digital twin”命名這項技術(shù),替代了原本被Michael Grieves命名的“信息鏡像模型”。當(dāng)前行業(yè)對于數(shù)字孿生沒有統(tǒng)一的定義,在該部分暫時使用標(biāo)準(zhǔn)化組織給出的定義:具有數(shù)據(jù)連接的特定物理實體或過程的數(shù)字化表達,該數(shù)據(jù)連接可以保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間的同速率收斂,并提供物理實體或流程過程的整個生命周期的集成視圖,有助于優(yōu)化整體性能。
圖10:生產(chǎn)流程數(shù)字孿生模型
(資料來源:德勤大學(xué)出版社)
虛擬仿真僅能做到事前或事后的模擬、分析優(yōu)化,而數(shù)字孿生做到將虛擬模型與機器的實際運行數(shù)據(jù)相連接,構(gòu)成一個數(shù)字孿生體。通過傳感器和物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物理對象和數(shù)字孿生模型的雙向映射,再對數(shù)字孿生模型進行可視化和仿真分析,優(yōu)化其對物理對象的性能和運行狀態(tài)。如圖10所示,在生產(chǎn)流程中,物理世界生成數(shù)據(jù)后,會通過傳感器和物聯(lián)網(wǎng)等映射到數(shù)字孿生模型中,數(shù)字孿生模型可以同步聚合、分析及洞見數(shù)據(jù),為當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)境給出最優(yōu)結(jié)果并發(fā)送指令至物理世界來實施具體生產(chǎn)過程。數(shù)字孿生不僅限于工業(yè)生產(chǎn),其能夠映射到物理世界每一項事物,我們的城市生活、教育、娛樂等等。
圖11:數(shù)字孿生實現(xiàn)架構(gòu)
5、總結(jié)
從物理仿真到數(shù)字孿生,本文梳理了仿真技術(shù)當(dāng)前正在發(fā)生的一些變化,通過總結(jié),我們可以得到以下規(guī)律:
第一、數(shù)字世界對物理世界的還原度越來越高
數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展,讓人們能夠記錄一些重要的時刻,這些技術(shù)已經(jīng)深度融合進3D仿真應(yīng)用。但從過往的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),這些記錄是碎布片化的,而技術(shù)嘗試著以相似的框架在數(shù)字世界里還原物理世界中的一切。
第二、物理世界與數(shù)字世界的交互性越來越強
早期需要依靠人為操作將數(shù)據(jù)錄入到仿真系統(tǒng)中,并完成數(shù)據(jù)的分析;隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)可以自動收集并上傳至數(shù)字世界中,通過AI技術(shù)完成數(shù)據(jù)分析和算法迭代,并指揮物理世界運行,形成了一種閉環(huán),這種交互性逐漸脫離人為操作,形成自動運行機制。
第三、數(shù)字世界相比物理世界具有更強的可擴展性
物理世界的所有行為是對立的,比如做或不做,向前或向后等等;在數(shù)字世界里,不僅可以實現(xiàn)與物理世界的1:1映射,同時可以映射出其他我們想象中的場景,去探尋不同的可能性。
第四、物理世界與數(shù)字世界的邊界正在發(fā)生變化
物理世界與數(shù)字世界的邊界是什么?尤其新冠疫情后,引發(fā)了很多人的深思,我們在物理世界的很多行為,逐步在數(shù)字世界中被替代,如一場線上會議,可以更高效、低成本達到討論目的;再比如一節(jié)線上課,在數(shù)字世界的時間里學(xué)生們獲得與物理世界同樣的知識。所以,在未來,是否有更多事情會通過技術(shù)在數(shù)字世界去完成?尤其隨著AR、MR概念的發(fā)展,以及其他正在提出的黑科技發(fā)展,這種邊界似乎在變得模糊。
6、未來
當(dāng)前我們對數(shù)字化相關(guān)技術(shù)的使用,大多是為了更加便捷、高效、低成本地服務(wù)于物理世界各項事務(wù)的治理,所以我們所看到的大多是“數(shù)字化應(yīng)用”、“數(shù)字化系統(tǒng)”、“數(shù)字化場景”,而不是“數(shù)字世界”,換句話說,當(dāng)前的數(shù)據(jù)是沒有整體的結(jié)構(gòu),其散落在數(shù)字世界的各個角落。但從上面四個規(guī)則來看,技術(shù)正在讓物理世界與數(shù)字世界走向:復(fù)制-映射-交互-融合,目前我們正在構(gòu)建著一個與物理世界相映射的數(shù)字世界,甚至比物理世界更大的數(shù)字世界。例如游戲行業(yè),包括微軟、蘋果、亞馬遜、Facebook,國內(nèi)騰訊都在布局的元宇宙(Metaverse),一個平行于現(xiàn)實世界并始終在線的虛擬世界。所謂元宇宙,可以想象成一個虛擬現(xiàn)實,或大型多人在線游戲(MMOG)。在虛擬世界里,人們可以玩游戲、聊天、購物、散步、聊天、看電影、參加音樂會等等在現(xiàn)實世界中能做到的大多數(shù)事情,也許某一天,在元宇宙中逛完街購物結(jié)束,回到物理世界,快遞已經(jīng)把所有東西送到家門口。
二、數(shù)字孿生與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系
無論是元宇宙,還是數(shù)字世界,都是我們對未來的預(yù)判,實現(xiàn)過程會受硬件、軟件技術(shù)以及法律等等因素的影響,發(fā)展需要一個漫長的過程。但如果借助未來的視角回看當(dāng)前對技術(shù)、管理、及商業(yè)的布局策略,也許會出現(xiàn)一些不一樣的想法。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是未來工業(yè)物理世界與數(shù)字世界融合必不可少的媒介,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器等設(shè)備能夠讓實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)交互。此處,物理世界是明確的,即肉眼可見的工業(yè)場景,但數(shù)字世界具體指代什么?為更好的理解數(shù)字世界身份,我們抽象出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,宏觀概念看,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過工業(yè)經(jīng)濟全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全面連接,支撐制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型,不斷催生新模式、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè),重塑工業(yè)生產(chǎn)制造和服務(wù)體系,實現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。如圖12所示,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定位是通過物聯(lián)網(wǎng)+融合解決萬物互聯(lián)數(shù)字化需求,但是前面提到的數(shù)字世界與物理世界交互規(guī)律,再回看工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定義,中間缺少以下幾個問題的答案:
圖12需求導(dǎo)向下的技術(shù)發(fā)展階段
1、工業(yè)場景下物理世界與數(shù)字世界的關(guān)系是怎樣的?
工業(yè)場景下,數(shù)據(jù)要素如何使用,與物理世界的關(guān)系如何界定?要素之間(如不同軟件、系統(tǒng)等)按照1:1映射關(guān)系,還是場景1:1映射關(guān)系,或者是世界1:1映射關(guān)系,在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定義和定位中均未回答。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺僅是匯集著連接數(shù)字世界的各類工具及軟件資源池,并未明確指明是以何種方式實現(xiàn)雙方映射。
2、工業(yè)場景下數(shù)據(jù)如何管理及使用?
因為缺少物理世界和數(shù)字世界映射關(guān)系的清晰定位,所以通過物聯(lián)網(wǎng)收集到海量數(shù)據(jù)后,出現(xiàn)效能無法真正發(fā)揮。對于大型制造業(yè),將映射關(guān)系默認為“要素”或“場景”,因此,數(shù)據(jù)用來迭代已有軟件、算法和決策。而對于小企業(yè),受制于技術(shù)能力及知識積累薄弱,陷入“數(shù)據(jù)森林”的迷霧中,明知森林里都是寶藏,但不知如何挖掘。再回看大型制造業(yè)的數(shù)據(jù)應(yīng)用情況,例如前面圖10提到的生產(chǎn)環(huán)節(jié),通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集并傳輸至數(shù)據(jù)儲存中心,結(jié)合已有得數(shù)據(jù)模型進行大數(shù)據(jù)分析,再將分析結(jié)果以指令形式發(fā)回至物理世界。基于要素或場景的映射,沉淀的數(shù)據(jù)要素對數(shù)據(jù)世界的意義到底是什么?對我們訓(xùn)練數(shù)據(jù)世界又有什么幫助?是否真正發(fā)揮了數(shù)據(jù)應(yīng)有的價值?
3、數(shù)字孿生與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的功能關(guān)系界定是否合理?
根據(jù)前文所述,數(shù)字孿生是依賴于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字世界里構(gòu)建的物理世界中“要素”、“場景”的孿生體。這也回答了前面所提出的問題,即物理世界與數(shù)字世界的映射關(guān)系是什么。所以數(shù)據(jù)收集的本身就是在逐步形成一個物理對象的孿生,是數(shù)字孿生的過程。然而,縱觀當(dāng)前市場主流工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,數(shù)字孿生均是作為一個子功能,用于建模分析,這可能無法為物理世界的對象提供一個明確的映射對象,讓數(shù)字世界發(fā)展進入無序、混沌的狀態(tài)。
作者:萬向區(qū)塊鏈?zhǔn)紫?jīng)濟學(xué)家辦公室王普玉
審核:萬向區(qū)塊鏈?zhǔn)紫?jīng)濟學(xué)家鄒傳偉