【数字孪生】数字孪生体实验室来了：致力于数字孪生体技术的研究与发展 通过解决方案和工程化应用造福人类

田锋 数字孪生体实验室

致力于数字孪生体技术的研究与发展

通过解决方案和工程化应用造福人类

来源：数字孪生体实验室原创

作者：田锋

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导  读

数字孪生是仿真应用的巅峰。作为中国最大的仿真公司，安世亚太宣布设立数字孪生体实验室。这是一家仿真公司跨入智能制造时代最优美的姿势。

数字孪生体实验室将致力于对数字孪生技术的研究与发展，并将这些技术形成有价值的解决方案，通过工程化应用造福人类。

技术方向和专业设置

数字孪生体是由物理对象、数字镜像及互动系统构成的一个体系，其生长发育必将经过数化、互动、先知、先觉和共智等几个过程。实验室的技术方向和专业设置便是依据这些过程相关的技术来确定的。

1.       建模

“数化”是对物理世界数字化的过程。这个过程需要将物理对象表达为计算机和网络所能识别的数字模型。建模技术是数字化的核心技术，譬如测绘扫描、几何建模、网格剖分、系统建模、流程建模、组织建模等技术。

2.       物联网

“数化”中的另一层意思是物理世界本身的状态变为可以被计算机和网络所能感知、识别和分析，这些状态包括位置、属性、性能等。物联网技术为原子化向比特化转变提供了完整的解决方案。

3.       数字线程

“互动”是数字孪生体的一个重要特征，主要是指物理对象和数字对象之间的动态互动，当然也隐含了物理对象之间以及数字对象之间的互动。后两者在物联网和仿真世界中已经实现，而前者是数字孪生体独有的特征。这种动态互动的需要数字线程技术来完成。

4.       仿真

“先知”是指对物理世界的动态预测。这需要数字对象不仅表达物理世界的几何形状，更需要数字模型中融入物理规律和机理，这是仿真世界的特长。仿真技术不仅建立物理对象的数字化模型，还要根据当前状态，通过物理学规律和机理来计算、分析和预测物理对象的未来状态。物理对象的当前状态则通过物联网和数字线程获得。这种仿真不是对一个阶段或一种现象的仿真，应是全周期和全领域的动态仿真，譬如产品仿真、虚拟试验、制造仿真、生产仿真、工厂仿真、物流仿真、运维仿真、组织仿真、流程仿真、交通仿真、人群仿真、战场仿真等。

5.       大数据

如果说“先知”是依据物理对象的确定性规律和完整机理来预测数字孪生体的未来，那“先觉”就是依据不确定和不完整的信息来预感未来，这是大数据的强项。如果要求数字孪生体越来越智能和智慧，就不应局限于人类对物理世界确定性知识，其实人类本身就不是完全依赖确定性知识而领悟世界的。

6.       云计算

“共智”的目标是实现世界上所有数字孪生体智慧的交换和共享，其隐含的前提是单个数字孪生体内部各构件的智慧首先是共享的。云计算则为数字孪生体内部和之间进行智慧共享提供了可能。当然，所谓“单个”数字孪生体是人为定义的范围，多个数字孪生单体可以通过共智形成更大的数字孪生体，这个数量可以是无限的。

 

解决方案和工程化生态

数字孪生体的应用将走向智能制造、智慧产业以及智慧军事，所以实验室的工程化落地应用方向也将与之有关。实验室将成立工程中心，将数字孪生技术在智能制造、智慧产业及智慧军事等领域的解决方案实施落地，实现技术成果向社会价值的转化。

1.       智能制造

数字孪生技术为产品全生命周期提供了智能进化阶梯。从基于MBSE（基于模型的系统工程）的先进设计过程，到基于PSE（生产系统工程）的先进制造过程，及基于IIOT（工业物联网）的智慧运维过程，都可利用数字孪生技术实现智能化。数字孪生体实验室将在智能制造领域进行方案打造和工程化落地。

2.       智慧产业

除了产品制造领域，在国计民生领域，数字孪生可以将各种产业实现智慧化。在数字孪生体实验室，将对数字孪生城市和数字孪生增材产业体系等进行方案打造和工程化落地。

3.       智慧军事

在军事相关领域，除军品研制可以基于数字孪生技术实现智能制造外，在数字孪生战场和数字孪生战斗群方面，实验室将进行方案研究和工程化落地。

数字孪生解决方案及业务开展涉及的技术非常宽广，绝不局限于实验室所研究的技术（参见上节），不同的应用领域和场景都有大量的特定技术。所以，实验室不仅是进行技术研究、解决方案打造以及工程化落地的单位，还是合作伙伴生态发展平台，与合作伙伴联合打造更完备和广泛的解决方案，统一参与工程化落地，共同造福社会。

平台研发和标准研究

生态打造必须以一个开放的技术架构和平台为基础，否则一个看似完整的解决方案，其实技术上并不完备。这些专业都是各自为战的孤岛和烟囱。

所以，实验室将开发数字孪生技术整合框架和集成平台，用以支撑解决方案的工程化落地。标准则是架构和平台的基础。实验室将进行数字孪生体相关标准的研究，参与国家及国际标准的制定。

全球发展

实验室除了设立北京总部外，将在全球（包括北美、欧洲、日韩等国家和地区）设立分部，以汲取国际前沿技术营养，并展开国际合作。目前已经设立了北美分部。

作者简介

 

田锋，安世亚太公司高级副总裁，国家工业软件与先进设计研究院常务副院长，北京市综合仿真实验室主任，数字孪生体实验室主任。

作者拥有二十多年研发、技术、管理与咨询经历，为近百家企业提供研发体系规划、建设和研发信息化咨询，是中国航空三大主机所、船舶工业某研究院、中国中车等企业的精益研发、知识工程、仿真体系建设项目总设计师，著有工业与智能制造热门图书《精益研发2.0》、《知识工程2.0》。

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