数字孪生技术赋能工业智能化

科技日报12月15日报道

5G时代，“万物互联”，人类的连接技术到了前所未有的高度。随着云和端之间更紧密连接，更多的数据被采集，新的技术开始涌现，数字孪生便是其中大热的话题。数字孪生技术通过对物理对象构建数字孪生模型，实现物理对象和数字孪生模型的双向映射，已应用于产品研发设计、生产制造等环节，并正向企业经营、城市治理等领域拓展，在提升效率的同时，还将推动企业生产经营和城市治理实现数字化基础上的模式创新。12月8日，海南省发布“十四五”规划，在“加快建设智慧海南”中明确提及，要求“构建数字孪生治理体系”。

初见端倪   这个科技热点全球关注

数字孪生在大众领域可能尚显陌生，但在2010年，美国国家航空航天局已明确将数字孪生纳入其技术路线图。近年来，数字孪生技术发展迅速，并开始在很多生产生活场景中得以应用。在制造领域，通用电气公司利用数字孪生技术，对飞机发动机进行实时监控、故障检测和预测性维护，防患于未然；法国达索系统公司基于数字孪生开展对汽车研发的模拟仿真，为宝马、特斯拉、丰田等优化产品设计，显著缩短研发周期，大大降低了传统物理测试方式的成本。在城市治理领域，新加坡政府主导推动的“虚拟新加坡”项目，通过数字孪生实现动态三维城市模型和协作数据平台；今年9月，北京“海淀区时空一张图”开启了旨在助力城市治理的“数字孪生海淀”序幕。中国是工业大国，数字孪生的研究和应用有非常广阔的空间，也得到了政策的大力支持。今年以来，国家发改委、工业和信息化部、国资委等部门相继出台相关文件，部署发展数字孪生技术，发挥其在培育新经济发展、国企数字化转型等领域的积极作用。

有益探索   数字孪生带动传统产业升级

“数字孪生依赖于诸多新技术的发展和高度集成以及跨学科知识的综合应用，是一个复杂的、协同的系统工程，涉及的关键技术方法包括建模、大数据分析、机器学习、模拟仿真等。”傲林科技董事长刘震日前在接受记者采访时表示。刘震此前曾任微软亚洲工程院院长，也是资深的国际电气电子工程师学会院士（IEEE Fellow），在数字孪生领域深耕多年。他表示，具体到工业领域，构建企业级的数字孪生体面临着数据来源复杂、口径不一、非结构性数据多、业务模型复杂、计算量巨大等挑战。可喜的是，国内已出现了全面运用数字孪生技术推动企业数字化转型的有益探索。以钢铁行业为例，其作为大型复杂流程工业，全流程工序内部生产数据获取困难，绝大部分为过程不透明的“黑盒”。而基于事件网络技术构建的企业级数字孪生体，使钢铁企业的采购、生产、销售等全流程都得以透明化，通过对企业数字孪生体的模拟仿真，使用人工智能模型获得优化策略，并把相关指令反馈到各生产经营部门去落地执行，形成了企业整体智能化优化的闭环。“傲林科技帮助我们快速响应市场需求，提升企业内资源要素的精准配置水平，实现了显著的降本增效。”华东地区某钢铁企业相关负责人表示。

中国急需更多优秀的数字孪生技术和服务提供者

数字孪生的发展，正逐渐使其成为实现工业智能化的“关键基础设施”。中国工程院院士李培根表示，新一代智能制造的重要应用是工业互联网与数字孪生。中国工程院院士柴天佑认为，数字孪生技术将是未来智能系统的重要组成部分，是推动决策与控制一体化的重要数字媒介。工业的数字化智能化转型是国家确定的战略目标。这一领域既有着广阔的市场前景，也对供给侧的技术和服务提供者提出了高要求：一是需要坚持自主创新，在人工智能、大数据等新技术领域不断突破先进技术；二是需要深入理解所服务的工业行业，构建行业知识图谱，实现信息技术与工业的融合发展；三是需要具备生态化思维。作为世界上最大的工业体系，中国工业的转型之路既非一朝一夕之功，也非一家一企之事，而是需要一批兼具领先技术和落地意识的数字孪生技术和服务提供者，形成良性发展的生态圈，才能满足供给侧结构性改革的要求。在刘震看来，数字孪生的发展将从一个产品、一台设备、一条生产线等的孪生演进到更为复杂的以整个企业组织为对象的孪生，从而为工业企业生产经营提供智能决策辅助，最终从企业内部的协同走向产业链上下游的协同和优化。对数字孪生的深入研究和应用将有助于企业更好地参与到国内国际两个经济循环当中去。