導(dǎo)讀：眾多企業(yè)管理者都將“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”視為戰(zhàn)略核心，那么“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”應(yīng)該已經(jīng)有了一個(gè)清晰的概念才對(duì)，但實(shí)際上卻并非如此。經(jīng)過(guò)筆者多方收集，似乎大家對(duì)“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”都有自己的理解。數(shù)字孿生具有多種定義并且已經(jīng)發(fā)展出來(lái)了多種應(yīng)用情形。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)字孿生的研究取得了不少進(jìn)展，市場(chǎng)上有一些基于既有數(shù)字孿生概念發(fā)展出來(lái)的多元化“進(jìn)階”數(shù)字孿生體。

作者：趙敏 寧振波

來(lái)源：大數(shù)據(jù)DT（ID：hzdashuju）

內(nèi)容摘編自《鑄魂：軟件定義制造》

作者選取了四家軟件公司、兩家咨詢機(jī)構(gòu)和一家高校的觀點(diǎn)介紹給讀者，如表5-1所示。

01 西門子

西門子公司提出了“綜合數(shù)字孿生體”的概念，其中包含數(shù)字孿生體產(chǎn)品、數(shù)字孿生體生產(chǎn)和數(shù)字孿生體運(yùn)行的精準(zhǔn)的連續(xù)映射遞進(jìn)關(guān)系，最終達(dá)成理想的高質(zhì)量產(chǎn)品交付，如圖5-16所示。

▲圖5-16 綜合數(shù)字孿生體的連續(xù)映射遞進(jìn)關(guān)系

02 達(dá)索

“3DEXPERIENCE孿生體”是達(dá)索公司給出的一個(gè)數(shù)字孿生體的新概念，著重強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)一致性、原理一致性、單一數(shù)據(jù)源、宏觀與微觀統(tǒng)一。物理孿生體與3DEXPERIENCE孿生體在功能/性能/邏輯上相互對(duì)應(yīng)。

以開發(fā)飛機(jī)為例，如經(jīng)過(guò)數(shù)字驗(yàn)證，3DEXPERIENCE孿生體飛機(jī)能飛，物理實(shí)體飛機(jī)就能飛；如研究給病人打退燒針后是否退燒，可給3DEXPERIENCE孿生體虛擬打一針，其產(chǎn)生的效果，應(yīng)與真實(shí)世界一致。如圖5-17所示。

▲圖5-17 3DEXPERIENCE孿生體

03 PTC

PTC公司對(duì)數(shù)字孿生體的研究側(cè)重于“數(shù)字孿生體+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)”，讓數(shù)字孿生體更具有真實(shí)感和工作場(chǎng)景感。

例如在客戶購(gòu)車現(xiàn)場(chǎng)，可以利用AR技術(shù)在真實(shí)車輛的旁邊，放置幾乎一模一樣的數(shù)字孿生體“轎車”，讓客戶來(lái)參觀、評(píng)估和體驗(yàn)，甚至在該“轎車”上加載具有高度真實(shí)感的虛擬氣流，動(dòng)態(tài)顯示高速行駛時(shí)車身上的空氣動(dòng)力學(xué)氣流“實(shí)況”。還可以按客戶要求，給數(shù)字孿生體轎車換車身顏色、車輪顏色或輪轂式樣。如圖5-18所示。

▲圖5-18 數(shù)字孿生體轎車的空氣動(dòng)力學(xué)氣流“實(shí)況”

04 ESI

ESI公司認(rèn)為，從虛擬孿生到混合孿生，是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程。虛擬孿生與數(shù)字孿生是有不同內(nèi)涵的。由物理基礎(chǔ)模型構(gòu)建的虛擬孿生（數(shù)學(xué)模型/因果模型/降階模型等），與由真實(shí)數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生（機(jī)器學(xué)習(xí)模型/經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷龋?，二者疊加，構(gòu)成了混合孿生。如圖5-19所示。

▲圖5-19 混合孿生模型的基本構(gòu)成

ESI認(rèn)為，混合孿生解決方案通過(guò)聯(lián)接當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的信息和過(guò)去大數(shù)據(jù)的信息，并結(jié)合未來(lái)可能的演繹（更新和推斷的虛擬原型），使企業(yè)能夠虛擬地提供預(yù)測(cè)性維護(hù)并優(yōu)化產(chǎn)品的輔助運(yùn)營(yíng)。

例如，因?yàn)闅饬鲝?qiáng)度和方向的高度不確定性，風(fēng)力發(fā)電很難預(yù)測(cè)和管理。ESI做了一個(gè)海上“風(fēng)孿生”（WindTwin）項(xiàng)目，其中，風(fēng)電設(shè)備將其狀態(tài)實(shí)時(shí)地傳達(dá)給維護(hù)站，維護(hù)站的“風(fēng)孿生”模型能夠根據(jù)當(dāng)下發(fā)電結(jié)果調(diào)整運(yùn)行參數(shù)、提出警告并預(yù)測(cè)任何失效或損壞。

05 北京航空航天大學(xué)

北京航空航天大學(xué)陶飛教授給出了數(shù)字孿生“五維模型”和新內(nèi)涵：數(shù)字孿生=物理實(shí)體+數(shù)字實(shí)體+服務(wù)+孿生數(shù)據(jù)+連接，即DT={PE, VE, Ss, DD, CN}，除物理實(shí)體以外，其余4個(gè)都可以用各自的模型來(lái)描述，五個(gè)維度的模型與數(shù)據(jù)彼此交互，迭代優(yōu)化。如圖5-20所示。

▲圖5-20 數(shù)字孿生的“五維模型”

關(guān)于作者：趙敏，走向智能研究院執(zhí)行院長(zhǎng)，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)常務(wù)理事，發(fā)明方法研究分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，正高工。工信部CPS發(fā)展論壇副秘書長(zhǎng)，中國(guó)制造企業(yè)雙創(chuàng)發(fā)展聯(lián)盟專家委員會(huì)委員，中國(guó)工業(yè)技術(shù)軟件化產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（中國(guó)工業(yè)APP聯(lián)盟）專家委員會(huì)委員，國(guó)家工業(yè)信息安全專家咨詢委員會(huì)委員，U-TRIZ創(chuàng)始人。

寧振波，教授，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)信息技術(shù)中心原首席顧問，中國(guó)船舶獨(dú)立董事。參加多型飛機(jī)研制。國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)獲得者。參與編制數(shù)字化、智能化制造系列叢書。發(fā)表相關(guān)制造業(yè)學(xué)術(shù)論文數(shù)百篇。也是多個(gè)行業(yè)、企事業(yè)單位的外聘專家。

本文摘編自《鑄魂：軟件定義制造》，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。