數(shù)字孿生的內(nèi)涵.docx

1、數(shù)字?jǐn)伾膬?nèi)涵一、兩個(gè)典型案例21、智慧城市:“虛擬新加坡” 22、智能制造：超臨界二氧化碳循環(huán)的數(shù)字彎生體3二、數(shù)字?jǐn)伾亩x51、數(shù)化62、互動(dòng)63、先知74、先覺(jué)7三、數(shù)字?jǐn)伾c數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)的辯證關(guān)系81、面向?qū)ο蟛煌?2、數(shù)化能力不同83、仿真能力不同8四、數(shù)字季生的參考架構(gòu)9五、數(shù)字享生關(guān)鍵技術(shù)101、建模102、仿真123、數(shù)字線程134、MBSE15建模管理涉及物理對(duì)象的數(shù)字建模與展示、與物理對(duì)象模型同步和運(yùn)行管理。 仿真服務(wù)包括模型仿真、分析服務(wù)、報(bào)告生成和平臺(tái)支持。攣生共智涉及共智攣生 體等資源的接口、互操作、在線插拔和安全訪問(wèn)。建模管理、仿真服務(wù)和攣生共智之間傳遞實(shí)現(xiàn)物理對(duì)

2、象的狀態(tài)感知、診斷和預(yù) 測(cè)所需的信息。第三層是處于測(cè)量控制域、聯(lián)接數(shù)字?jǐn)伾w和物理實(shí)體的測(cè)量與控制實(shí)體，實(shí) 現(xiàn)物理對(duì)象的狀態(tài)感知和控制功能。第四層是與數(shù)據(jù)攣生體對(duì)應(yīng)的物理實(shí)體目標(biāo)對(duì)象所處的現(xiàn)實(shí)物理域，測(cè)量與控 制實(shí)體和現(xiàn)實(shí)物理域之間有測(cè)量數(shù)據(jù)流和控制信息流的傳遞。五、數(shù)字學(xué)生關(guān)鍵技術(shù)建模、仿真、基于數(shù)據(jù)融合的數(shù)字線程及MBSE （基于模型的系統(tǒng)工程）是數(shù)字 攣生體的核心技術(shù)，這些成為數(shù)字?jǐn)伾w的頂層框架技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字?jǐn)伾w的 底層伴生技術(shù)；而云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈則是數(shù)字?jǐn)伾w的外圍使能 技術(shù)，這里介紹建模、仿真、數(shù)字線程和MBSEo1、建模建模的目的是將我們對(duì)物理世界或問(wèn)題的理

3、解進(jìn)行簡(jiǎn)化和模型化。而數(shù)字?jǐn)伾?體的目的或本質(zhì)是通過(guò)數(shù)字化和模型化，用信息換能量，以更少的能量消除各種物 理實(shí)體、特別是復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性。所以建立物理實(shí)體的數(shù)字化模型或信息建模 技術(shù)是創(chuàng)建數(shù)字?jǐn)伾w、實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)伾脑搭^和核心技術(shù)。下圖是工業(yè)化視角下，在系統(tǒng)生存周期和系統(tǒng)層次兩個(gè)維度展開得到的PLM建 模技術(shù)體系，相關(guān)技術(shù)術(shù)語(yǔ)大家自行百度。Level 0Level 1Level 2Level 3InvestmentMaintenance2DCADDrawings, lines arc text etcDocumentMajorInvestmentsBIMiBIMInteroperability

4、3DSwedish building centerBH90BSAB, TEiP etcBIM-guideModels, objects, collaborationFile-based collaborationFile<based collabopration & database managementIFCInfra InfraGML CityGML IDM MVDc e(d6cuu(us-oAo£ziCommon models, concepts and processesISO-BIMta at DProcessesIntegrated. Interoperab

5、le DataIntegrated we serviceBIM-hub下圖是城市化視角下的建模技術(shù)體系，其中圖（a）是英國(guó)數(shù)字建筑戰(zhàn)略給出的 從基于文檔到基于模型的建筑信息建模成熟度進(jìn)化等級(jí)，圖（b）展示了瑞典等北歐 國(guó)家開展的基于PLCS標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)地理、建筑、城市等信息建模技術(shù)之間協(xié)同的驗(yàn)證工作。InvestmentMaintenance2DCADDocumentMajorInvestmentsBIMiBIMInteroperability3DIFCInfra InfraGML CityGML IDM MVDCCDE 沼 uco君CDOAOta at DDrawings, lines arc

6、text etcIntegrated, Interoperable DataFile-based collaborationFile-based collabopration & database managementIntegrated we service BIM-hubCommon models concepts and processesModels, objects, collaborationSwedish building centerBH90BSAB： TEiP etcBIM-guideISO-BIMLevel 0Level 1Level 2Level 3（a）建筑信息

7、建模技術(shù)的成熟度（來(lái)源：英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)）Net-workISO 191xxIFC+ (Infra)；AlignmentiRoad. Railway Bridge1nlAIXPU擋7111OUgli Lite Support - PLCS(b)地理信息、建筑信息、城市信息建模技術(shù)的協(xié)同(來(lái)源：KTII) 這讓我想起信息技術(shù)領(lǐng)域的建模，其建模往往不是針對(duì)物體本身，而是要簡(jiǎn)化 以人為核心的各種復(fù)雜社會(huì)活動(dòng)關(guān)系，因此關(guān)系模型成為了主要的建模技術(shù)。2、仿真從技術(shù)角度看，建模和仿真是一對(duì)伴生體，如果說(shuō)建模是模型化我們對(duì)物理世 界或問(wèn)題的理解，那么仿真就是驗(yàn)證和確認(rèn)這種理解的正確性和有效性。所以，數(shù) 字化模型

8、的仿真技術(shù)是創(chuàng)建和運(yùn)行數(shù)字?jǐn)伾w、保證數(shù)字?jǐn)伾w與對(duì)應(yīng)物理世界實(shí) 現(xiàn)有效閉環(huán)的核心技術(shù)。仿真是將包括了確定性規(guī)律和完整機(jī)理的模型轉(zhuǎn)化成軟件的方式來(lái)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)。R機(jī)氣動(dòng)仿真工廠仿真城市風(fēng)道仿真城市爆破仿真仿真要達(dá)到的目標(biāo)跟機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的預(yù)測(cè)有點(diǎn)相似，但仿真依賴的是物 理規(guī)律和機(jī)理，強(qiáng)調(diào)的是因果關(guān)系，輸出是確定性的，而機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能依賴 的是相關(guān)關(guān)系，輸出的不確定性就比較高。當(dāng)然現(xiàn)在數(shù)字?jǐn)伾苍谝霗C(jī)器學(xué)習(xí)和 人工智能技術(shù)來(lái)加強(qiáng)預(yù)測(cè)未來(lái)的能力。3、數(shù)字線程數(shù)字線程是指可擴(kuò)展、可配置和

9、組件化的企業(yè)級(jí)分析同行框架?；谠摽蚣芸?以構(gòu)建覆蓋系統(tǒng)生命周期與價(jià)值鏈全部環(huán)節(jié)的跨層次、跨尺度、多視圖模型的集成視圖，進(jìn)而以統(tǒng)一模型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)生存期活動(dòng)，為決策者提供支持，如下案例所示。權(quán)衡分析探根和仿直代F!/f權(quán)分析 幔株I被控制 的活動(dòng)A 1己部署的 一 m的 演化河格 迭代 架構(gòu)飾1務(wù)X更改清求工作拓令這個(gè)定義比較抽象，我這里舉個(gè)例子大家就明白了，其實(shí)就是制造領(lǐng)域產(chǎn)品的 在線迭代閉環(huán)流程。目前制造企業(yè)部門之間交接產(chǎn)品信息的方法猶如“鐵路警察各管一段”，如下 所示，相互之間是完全割裂的: 產(chǎn)品設(shè)計(jì)師根據(jù)概念設(shè)計(jì)和產(chǎn)品定義創(chuàng)建一個(gè)3D模型，進(jìn)行各種分析計(jì) 算，選擇材料，確定技術(shù)要求和尺寸，

10、然后把它扔給制造工藝師； 制造工程師根據(jù)3D模型生成2D圖紙，標(biāo)注公差，估算材料定額，下達(dá)車間或發(fā)給外協(xié)供應(yīng)商，作為加工、裝配和質(zhì)量控制的依據(jù)； 交付給最終用戶的是物理產(chǎn)品和使用說(shuō)明書，并沒(méi)有附帶任何可追溯的數(shù)據(jù),從而給維護(hù)保養(yǎng)帶來(lái)一定的困難； 使用過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也不能及時(shí)反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門，加以改進(jìn)，因此整個(gè)過(guò)程是開環(huán)的。生成2D圖紙的過(guò)程 效率低并容易出鑰供應(yīng)商的 響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)工我數(shù)據(jù)與供應(yīng)商 數(shù)據(jù)包不一致能提供給供應(yīng)商的 數(shù)據(jù)是不完整的全球供應(yīng)鏈中的 知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)何糠工藝侵程和操作規(guī)范 未及時(shí)更新或不完整質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)范 來(lái)及時(shí)更新工藝規(guī)程和操作規(guī)范 堆以理解工程采購(gòu)Enterprise U

11、sers Expectations: Easy access to Complete & Latent & Accurate product information at all times未來(lái)工廠是借助不斷建模和仿真優(yōu)化運(yùn)作的，其流程如下圖所示。運(yùn)行和服務(wù)散字雙囪險(xiǎn)AfroOyft敬字線程:藺詢饋測(cè)未來(lái)）.）分析（是否定要求）.App（方法和工具）共享的 CAD模型產(chǎn)品設(shè)計(jì)、成系統(tǒng)（IDS） 概令設(shè)計(jì)產(chǎn)品定義(MBE)場(chǎng)景是從概念設(shè)計(jì)開始，工廠運(yùn)行每一步的所有信息和數(shù)據(jù)都輸入模型，進(jìn)行 優(yōu)化，預(yù)測(cè)和指導(dǎo)下一步，然后對(duì)實(shí)施的結(jié)果進(jìn)行分析，是否達(dá)到預(yù)期，并將出現(xiàn) 的問(wèn)題反饋，構(gòu)成

12、閉環(huán)，修改模型，直到偏離數(shù)值處于允差范圍之內(nèi)。這樣從CAD/CAE開始、一步步走過(guò)產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段、直到報(bào)廢為 止。這個(gè)數(shù)字化的過(guò)程稱為數(shù)字線程Digital Treado“線”是指以3D模型從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的運(yùn)行和服務(wù)貫穿產(chǎn)品生命周期各個(gè) 階段，“程”意味不斷前進(jìn)，在前進(jìn)中豐富模型的數(shù)字內(nèi)涵。在整個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì) 部門的職責(zé)不僅限于傳統(tǒng)的、提供圖紙的任務(wù)，而是承擔(dān)產(chǎn)品全生命周期的最初數(shù) 字模型的構(gòu)建和維護(hù)，孕育了產(chǎn)品數(shù)字模型的生命。數(shù)字線程必須在全生命周期中使用某種“共同語(yǔ)言”，才能交互。例如，在概 念設(shè)計(jì)階段，就有必要由產(chǎn)品工程師與制造工程師共同創(chuàng)建能夠共享的動(dòng)態(tài)數(shù)字模 型（如包含工

13、藝信息的3DCAD模型）o據(jù)此模型生成加工制造和質(zhì)量檢驗(yàn)等生產(chǎn)過(guò)程 所需可視化工藝、數(shù)控程序、驗(yàn)收規(guī)范等，不斷優(yōu)化產(chǎn)品和過(guò)程，并保持實(shí)時(shí)同步 更新。這些都是在計(jì)算機(jī)上和云端運(yùn)行的，是虛擬制造世界，軟件定義一切，是基 于模型的企業(yè)。4、MBSE基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）是一種形式化的建模方法論，是為了應(yīng)對(duì)基于文 檔的傳統(tǒng)系統(tǒng)工程工作模式在復(fù)雜產(chǎn)品和系統(tǒng)研發(fā)時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)，以邏輯連貫一 致的多視角通用系統(tǒng)模型為橋梁和框架，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域模型的可追蹤、可驗(yàn)證和全生 命期內(nèi)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)貫穿于從概念方案、工程研制、使用維護(hù)到報(bào)廢更新 的人工系統(tǒng)全生命周期內(nèi)的系統(tǒng)工程過(guò)程和活動(dòng)。這個(gè)定義又是比較抽

14、象，我這里再舉個(gè)案例就明白了。MBSE是相對(duì)于傳統(tǒng)基于文檔的系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言的，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式中，系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)階段多數(shù)通過(guò)撰寫方案設(shè)計(jì)文檔來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定義，如下圖所示:MBSE二用數(shù)字化建模代替寫文檔進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，把設(shè)計(jì)文檔中描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、性能、規(guī)格需求的名詞、動(dòng)詞、形容詞、參數(shù)全部轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型表達(dá)，如下圖所示：下面的例子可以幫助直觀理解如何將文檔轉(zhuǎn)換到數(shù)字化模型：基于文本的設(shè)計(jì)：“系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程為：首先啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后依次檢查控制 系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)、通信系統(tǒng)狀態(tài)、如一切正常，則進(jìn)入工作狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)異常, 則由操作人員進(jìn)行故障排查”，MBSE的數(shù)字化模型表達(dá)為：基于文本的設(shè)計(jì)：“需求

15、A：系統(tǒng)總重量不能超過(guò)100kg?！?MBSE的數(shù)字化模型表達(dá)為:bdd Model Model 重量約束«block»系統(tǒng)parts發(fā)動(dòng)機(jī)：發(fā)動(dòng)機(jī)通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng) 生命保障系統(tǒng)：生命保障系統(tǒng)«satisfy»valuestotal_mass : masskilogram c"后«requirement»重雖約束Id = H1MText = ”系統(tǒng)總重量不超過(guò)100kg”T«refine»«constraint»Massconstraints (x<=100)

16、parametersx : masskilogram以上不就是我們數(shù)據(jù)開發(fā)管理平臺(tái)做的東西嘛，結(jié)構(gòu)化和標(biāo)準(zhǔn)化組件，然后有個(gè)解釋引擎進(jìn)行翻譯，從而提升規(guī)范性和開發(fā)效率，只是在制造業(yè)換了個(gè)名字而已。隨著數(shù)字化的到來(lái)，各個(gè)行業(yè)的技術(shù)壁壘會(huì)被數(shù)字?jǐn)伾蚱疲驗(yàn)榇蠹曳治龅?對(duì)象都是bit,而對(duì)于bit的操作，信息技術(shù)領(lǐng)域還是有原生技術(shù)優(yōu)勢(shì)的，這也是 在數(shù)字率生里看到很多似曾相識(shí)的東西的原因。但是我們也看到了，在諸如工業(yè)制造領(lǐng)域要有所作為，無(wú)論是3D數(shù)字化建模、 基于物理世界的規(guī)律和機(jī)理來(lái)仿真，與物理世界進(jìn)行互動(dòng)及控制，對(duì)信息技術(shù)行業(yè) 的人來(lái)說(shuō)都是非常陌生的，也是極具挑戰(zhàn)的。當(dāng)然，如果要拿著工業(yè)界的數(shù)字?jǐn)?/p>

17、生 來(lái)改造信息技術(shù)行業(yè)，我們覺(jué)得也有點(diǎn)麻煩，因?yàn)槲覀兏嘌芯康氖侨?，這樣就很 難找到相應(yīng)的場(chǎng)景了。一、兩個(gè)典型案例談數(shù)字?jǐn)伾拍畹臅r(shí)候，一直在提物理世界的鏡像、賽博空間啥的，如下圖所 示，但并沒(méi)有舉出哪怕是一個(gè)有信服力的現(xiàn)實(shí)例子，面對(duì)職場(chǎng)老司機(jī)，概念化的東 西說(shuō)說(shuō)就好，但要說(shuō)服就得說(shuō)清楚場(chǎng)景啊，因此在跟大家講數(shù)字?jǐn)伾拍钪?，?也得舉2個(gè)有說(shuō)服力的例子。1、智慧城市：“虛擬新加坡”“虛擬新加坡”是一個(gè)動(dòng)態(tài)的三維城市模型和協(xié)作數(shù)據(jù)平臺(tái)，包括新加坡的3D 地圖，成為供政府/企業(yè)/私人/研究部門使用的權(quán)威3D數(shù)字平臺(tái)。“虛擬新加坡” 是一個(gè)包含語(yǔ)義及屬性的實(shí)景整合的3D虛擬空間，該項(xiàng)目覆蓋范圍71

18、8平方公里、 500-660萬(wàn)人口、16萬(wàn)幢建筑物、5500公里街道?！疤摂M新加坡”是使來(lái)自不同領(lǐng)域的用戶能夠開發(fā)復(fù)雜的工具和應(yīng)用程序，用 于概念測(cè)試、服務(wù)、規(guī)劃決策以及技術(shù)研究，以解決新加坡面臨的新興和復(fù)雜挑戰(zhàn)， 這里舉兩個(gè)方面的應(yīng)用。(1) 改善公眾可訪問(wèn)性“虛擬新加坡”包括地形屬性，例如水體、植被和交通基礎(chǔ)設(shè)施，這與傳統(tǒng)的 2D地圖不同，后者無(wú)法顯示地形、路緣石、樓梯或坡度。作為對(duì)自然景觀的準(zhǔn)確表 示，“虛擬新加坡”可用于識(shí)別和顯示殘疾人和老年人的無(wú)障礙路線，他們可以輕 松找到通往公交車站或地鐵站的最便捷路線，甚至是被遮蔽的道路，公眾也可以通 過(guò)“虛擬新加坡”的可視化公園來(lái)計(jì)劃其騎行路線

19、，如下圖所示。（2）太陽(yáng)能潛力分析“虛擬新加坡”提供了建筑物高度、屋頂表面和日照量等數(shù)據(jù)，這使城市規(guī)劃 者可以分析哪些建筑物具有較高的太陽(yáng)能生產(chǎn)潛力，因此更適合安裝太陽(yáng)能電池板。 進(jìn)一步分析可使計(jì)劃人員估計(jì)一天可產(chǎn)生多少太陽(yáng)能，以及節(jié)省的能源和成本。通 過(guò)與相鄰建筑物歷史數(shù)據(jù)的交叉引用，來(lái)驗(yàn)證以上分析的正確性，并進(jìn)行季節(jié)性調(diào) 整調(diào)整以反映出更準(zhǔn)確更精細(xì)的預(yù)測(cè)，如下圖所示。2、智能制造：超臨界二氧化碳循環(huán)的數(shù)字?jǐn)伾w超臨界二氧化碳循環(huán)是太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)中的重要技術(shù)。由于該系統(tǒng)在極高 的壓力下運(yùn)行，系統(tǒng)的微小參數(shù)波動(dòng)都有可能造成不可預(yù)知的事故，這對(duì)控制系統(tǒng) 提出了嚴(yán)苛要求。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，印度

20、科技學(xué)院建立了該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真，他們開發(fā)了基于物理機(jī)理的數(shù)字?jǐn)伾w。該數(shù)字率生體以一堆熱流體系統(tǒng)仿真軟件Flownex為核心，搭建了和實(shí)驗(yàn)管網(wǎng) 系統(tǒng)完全相同的數(shù)字?jǐn)伾w，F(xiàn)lownex具有強(qiáng)大的仿真能力：（1）可計(jì)算氣體、液體、氣體混合物以及兩相流的流動(dòng)；（2）模擬分析快速變化及慢速變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程；（3）能夠計(jì)算流體和固體間的熱交換，計(jì)算系統(tǒng)各元件的壓力變化和換熱情況。（4）此外，還具有電氣模塊和控制模塊，可以在仿真系統(tǒng)中添加各種控制元件， 能夠?qū)λ矐B(tài)控制過(guò)程進(jìn)行仿真。利用Flownex內(nèi)嵌的部件模塊，如管道、閥門、汞、壓縮機(jī)、換熱器、PID控 制器等，工程師快速

21、建立了系統(tǒng)仿真軟件。此外，物理實(shí)體的控制設(shè)備采用的是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）的硬件設(shè)備。NI 同時(shí)提供了 LabVIEW軟件來(lái)采集這些設(shè)備的參數(shù)，并通過(guò)接口傳遞給Flownex軟 件。在獲得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，F(xiàn)lownex的動(dòng)態(tài)模擬就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真。4-2 Heat Exchanger-Recuoeiator Heat Recovery $CO2 Cycle超臨界二氧化碳系統(tǒng)中，壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的設(shè)備范圍，其控制系統(tǒng)的小幅度 調(diào)整，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生很多影響。利用Flownex搭建的數(shù)字?jǐn)伾w，研究人員能在 數(shù)字季生體中模擬各個(gè)控制操作引發(fā)的后果，確認(rèn)其滿足調(diào)試要求后再去操作物理 系統(tǒng)，從而

22、保證了該系統(tǒng)的安全運(yùn)行。通過(guò)這兩個(gè)典型案例，相信你對(duì)數(shù)字?jǐn)伾鷷?huì)有個(gè)感性認(rèn)識(shí)，那么，數(shù)字?jǐn)伾?本質(zhì)到底是什么呢？它跟我們平時(shí)接觸的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)有什么不一樣呢？二、數(shù)字享生的定義數(shù)字?jǐn)伾@個(gè)名詞特別容易望文生義，會(huì)以為數(shù)字?jǐn)伾褪窃跀?shù)字空間建立個(gè) 虛擬對(duì)象，比如案例一的“虛擬新加坡”，德勤就把數(shù)字季生體定義為“某一個(gè)物 理實(shí)體（或過(guò)程）的歷史和當(dāng)前行為的數(shù)字化描述”。這個(gè)定義不能說(shuō)錯(cuò)誤，但顯然把數(shù)字?jǐn)伾膬?nèi)涵說(shuō)小了，如果你按照德勤的定 義去理解數(shù)字?jǐn)伾?，顯然案例二就超出了范疇，因?yàn)榘咐粌H包括了物理世界的 數(shù)字化映射，還包括了仿真和控制。百度是這樣定義數(shù)字?jǐn)伾?，即“?shù)字?jǐn)伾浅浞掷梦锢砟Ｐ?/p>

23、、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，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程?！背税俣?，現(xiàn)在關(guān)于數(shù)字?jǐn)伾亩x還有很多，學(xué)術(shù)界的、企業(yè)界的、標(biāo)準(zhǔn)化組織的，這里我推薦下面這個(gè)定義：“數(shù)字?jǐn)伾且詳?shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及算法模型等，模擬、驗(yàn)證、預(yù)測(cè)、控制物理實(shí)體全生命周期過(guò)程的技術(shù)手段?！睆倪@個(gè)定義可以抽象出四個(gè)數(shù)字率生的核心特征:1、數(shù)化“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)之一，例如測(cè)繪掃描、 幾何建模、網(wǎng)

24、格建模、系統(tǒng)建模、流程建模、組織建模等技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)是“數(shù)化” 的另一項(xiàng)核心技術(shù)，將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。2、互動(dòng)“互動(dòng)”主要是數(shù)字對(duì)象間及其與物理對(duì)象之間的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)互動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)是實(shí) 現(xiàn)虛實(shí)之間互動(dòng)的核心技術(shù)、數(shù)字世界的責(zé)任之一是預(yù)測(cè)和優(yōu)化，同時(shí)根據(jù)優(yōu)化結(jié) 果干預(yù)物理世界，所以需要將指令傳遞到物理世界。物理世界的新?tīng)顟B(tài)需要實(shí)時(shí)傳 到到數(shù)字世界，作為數(shù)字世界的新初始值和新邊界條件。另外，這種互動(dòng)包括數(shù)字 對(duì)象間的互動(dòng)，依靠數(shù)字線程來(lái)實(shí)現(xiàn)。3、先知“先知”是指利用仿真技術(shù)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，更需要在數(shù)字模型中融入

25、物理規(guī)律和機(jī)理。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)。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。4、先覺(jué)如果說(shuō)“先知”是依據(jù)物理對(duì)象的確定規(guī)律和完整機(jī)理來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)字?jǐn)伾w的 未來(lái)，那“先覺(jué)”就是依據(jù)不完整的信息和不明確的機(jī)理通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué) 習(xí)技術(shù)來(lái)預(yù)感未來(lái)，如果要求數(shù)字?jǐn)伾w越來(lái)越智能和智慧，就不應(yīng)局限于人類對(duì) 物理世界的確定性知識(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。你會(huì)發(fā)現(xiàn)第一個(gè)案例只是完成了 “數(shù)化”，但即使僅僅完成了這個(gè)功能，由于 可視化的維度從傳統(tǒng)的二維升

26、級(jí)到了三維，因此也能帶來(lái)獨(dú)特的價(jià)值，比如相對(duì)于 二維能更形象的說(shuō)明道路的坡度，我想這也是合作伙伴會(huì)拿著個(gè)3D建模產(chǎn)品來(lái)跟 我來(lái)說(shuō)這就是數(shù)字季生的原因吧。但顯然數(shù)字?jǐn)伾膬?nèi)涵不僅僅包括“數(shù)化”，超臨界二氧化碳循環(huán)數(shù)字?jǐn)伾w 它要做的是虛擬的仿真，也就是“先知”，通過(guò)仿真的結(jié)果來(lái)指導(dǎo)對(duì)真實(shí)物理設(shè)備 的操控，也就是“互動(dòng)”，這也許才是數(shù)字?jǐn)伾慕K極意義所在。三、數(shù)字?jǐn)伾c數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)的辯證關(guān)系數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)工作者的使命，我們所有做的工作概括起來(lái)就是“業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)化、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化”，因此會(huì)很自然的將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)跟數(shù)字?jǐn)伾鰝€(gè)比較，比如 我剛接觸這個(gè)概念的時(shí)候就比較排斥，因?yàn)檎J(rèn)為自己做的數(shù)據(jù)工作內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù) 字?jǐn)伾裁次锢硎澜缬成涞綌?shù)字世界，這不就是早期信息化干的事情嗎？但事實(shí)上，我的理解還是囿于自己所在的行業(yè)背景，或者是傳統(tǒng)的信息技術(shù)產(chǎn) 業(yè)，特別是受互聯(lián)網(wǎng)的影響太大了。其實(shí)在其他行業(yè)，特別是工業(yè)制造領(lǐng)域，也很 早提出了類似的概念，現(xiàn)在只是殊途同歸而巳。當(dāng)然大家要解決的業(yè)務(wù)問(wèn)題和采用的技術(shù)手段還是有很大的差異的，但隨著萬(wàn) 物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，最終這些邊界會(huì)被逐步打破，各個(gè)大廠進(jìn)軍產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就是明 證，現(xiàn)在智能制造、智慧城市等概念喊得最歡的可都是這些信息技術(shù)公司。但我還是要對(duì)工業(yè)制造領(lǐng)域的“數(shù)字?jǐn)伾焙托畔⒓夹g(shù)領(lǐng)域的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè) 務(wù)”的做個(gè)比較，方便你更深刻的理解數(shù)字?jǐn)伾@個(gè)概