“數(shù)字孿生”概念辨析

GEORGE陳果
“數(shù)字孿生”是智能制造領(lǐng)域內(nèi)的特定術(shù)語,它和PLM軟件、工業(yè)自動化、傳感器、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字化分不開,應(yīng)用場景包括汽車、機械、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等制造,以及和復(fù)雜制造類似的數(shù)字化領(lǐng)域,諸如城市規(guī)劃、建筑、交通等。

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本文來自微信公眾號“陳果George”,作者/GEORGE陳果。

最近這些年在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中,“數(shù)字孿生”這個詞很流行。這個詞本來是來自智能制造、產(chǎn)品生命周期管理這些領(lǐng)域,屬于西門子、達(dá)索、PTC以及曾經(jīng)的GE等這類公司的專用詞,可能因為這個詞聽起來確實很生動,現(xiàn)在經(jīng)常被用在其他場合下,例如我前段時間聽有個企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)說要做個“人力資源管理的數(shù)字孿生”,要給每個員工建立一個數(shù)據(jù)檔案,包括能力、績效、履歷、項目經(jīng)驗、性格等等,想查啥查啥,一目了然,他把這個叫“數(shù)字孿生”——實際上,這位老板的需求就是“數(shù)字化”。

“數(shù)字化”和“數(shù)字孿生”是有概念差別的,我認(rèn)為把“物理世界”映射到“數(shù)字世界”,叫“數(shù)字化”,但是并不是“數(shù)字孿生”的意思。數(shù)字孿生的本意是物理世界的多個狀態(tài)(例如概念原型、訂單配置、生產(chǎn)過程、安裝實例等等)的數(shù)字化伴生,所以,數(shù)字孿生是有表達(dá)維度(物理和數(shù)字)和時空維度(生命周期狀態(tài))兩方面含義的。

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Digital Twin is a set of virtual information constructs that fully describes a potential or actual physical manufactured product from the micro atomic level to the macro geometrical level.At its optimum,any information that could be obtained from inspecting a physical manufactured product can be obtained from its Digital Twin.

從文獻(xiàn)上可以找到最早關(guān)于“數(shù)字孿生”的概念表述來自于21世紀(jì)初學(xué)術(shù)界對于PLM理論的探討,當(dāng)時產(chǎn)品生命周期(PLM)這個概念剛剛出現(xiàn)。下圖是2001年時,密歇根大學(xué)教授Dr.Grieves對PLM的解釋,里面包含了今天“數(shù)字孿生”的主要概念:

○物理空間的數(shù)據(jù)傳到虛擬空間

○虛擬空間處理數(shù)據(jù)形成信息/過程,反饋給物理空間

○虛擬空間存在多種狀態(tài)變式

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2001年時我在惠普做PLM實施項目,惠普團隊的方法論非常強調(diào)“配置管理”(configuration management)流程在產(chǎn)品生命周期管理中的應(yīng)用,以及產(chǎn)品生命周期不同階段(As-designed,as-planned,as-built,as-maintained等)的部件、文檔、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等信息對象的內(nèi)容、基線和變更控制,這些復(fù)雜的時間和空間的數(shù)字化對象,需要強大的信息技術(shù)平臺來管理。

這個概念模型最初被提出時被Grieves教授稱為空間映像模型(Mirrored Spaces Model),在2005年前后被PLM理論界廣泛引用,在學(xué)術(shù)期刊上后來也被稱為“信息映像模型”(Information Mirroring Model),到2011年,在Grieves教授跟他人合著的一篇學(xué)術(shù)論文里,出現(xiàn)了Digital Twin這個詞,于此同時,美國航空航天局NASA用這個詞來描述航天飛機的物理模型的數(shù)字化仿真。由于這個名詞表現(xiàn)更生動,后來就被PLM軟件廠商在營銷中借用過去了。

這時候定義的“數(shù)字孿生”概念包含了三層意思:

1.物理對象、過程和環(huán)境

2.物理對象、過程和環(huán)境的數(shù)字化表達(dá)

3.上述二者之間信息流和數(shù)據(jù)的通信連接,連接方式就是傳感器和工業(yè)自動化,而這些通信連接也稱為“數(shù)字化主線”(digital threads)

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以西門子工業(yè)軟件為例,從2007年后,在業(yè)務(wù)戰(zhàn)略上它將PLM軟件和工業(yè)自動化融為一體,即現(xiàn)實世界的數(shù)字化方案是自動化,虛擬世界的數(shù)字化方案是PLM軟件,虛擬和現(xiàn)實加起來叫“數(shù)字孿生”。所以“數(shù)字孿生”的“孿生”,并不是指一個“物理”,一個“數(shù)字”,而是“現(xiàn)實數(shù)字化”和“虛擬數(shù)字化”兩個并行的數(shù)字化。

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總而言之,“數(shù)字孿生”是智能制造領(lǐng)域內(nèi)的特定術(shù)語,它和PLM軟件、工業(yè)自動化、傳感器、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)字化分不開,應(yīng)用場景包括汽車、機械、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等制造,以及和復(fù)雜制造類似的數(shù)字化領(lǐng)域,諸如城市規(guī)劃、建筑、交通等。

人力資源數(shù)字化就是數(shù)字化,就不要亂用這個名詞了。

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