不算主角,但自带主角光环的“数字孪生”

ThingJS_用户支持 24天前 387

  2019年“数字孪生”突然火了,变得大家耳熟能详,像“云、大、物、移、智”一样,成为了万众瞩目的焦点。世界著名咨询公司Gartner也把“数字孪生”列为了2019年首要战略科技发展趋势的Top10之一。

  首先,让我们来跟随近期与“数字孪生”相关的事件,逐渐认识一下它。

  1、导火索

  波音737MAX8型飞机在短短半年内出现两次严重坠毁事故,坠机事件引发外界对该型号飞机安全问题的疑虑,亦引发了对数字孪生(Digital Twin)技术的关注。对工业互联网行业人士来说,数字孪生一词已经是老生常谈,它是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应实体装备的全生命周期过程。是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

  

  2、泛在电力物联网

  2019年国家电网公司“两会”做出全面推进“三型两网”建设,目标在2021年初步建成泛在电力物联网,2024年建设完成。泛在电力物联网围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。数字孪生是物联网的底层逻辑,它并不局限于工业互联网等特定的行业或者领域,而是贯穿整个物联网的基础逻辑。因此随着泛在电力物联网建设的大潮,数字孪生也被推到了时代前沿。

  

  3、5G

  2019年是5G的元年,5G核心三大场景中海量物联网正是物联网产业的底层技术基础,所以大家都相信在不远的将来,必将迎来数字孪生市场井喷式的发展。随着IoT时代的到来,针对某个企业场景中,需要管理的终端对象是几百万几千万台,很明显这已经超出了一个正常人的认知范围了。另一方面,物联网管理还意味着面临更复杂的设备类型以及相对更不稳定的设备(至少会有较长期处于这个阶段)。所以物联网的管理必然是一个场景化的管理方式,建立一个跟真实世界一样的数字孪生的世界,然后在这个数字孪生的世界中进行认知、模拟和交互。

  

  由于多方面的因素,导致“数字孪生”成为了2019年及未来的重点技术发展方向。

  数字孪生的起源

  那么,数字孪生是怎么被“生”出来的呢?

  这里我就直接引用度娘的话,来带大家了解一下数字孪生的起源及定义:

  美国国防部最早提出利用Digital Twin技术,用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞机的模型,并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步,这样每次飞行后,根据结构现有情况和过往载荷,及时分析评估是否需要维修,能否承受下次的任务载荷等。

  Digital Twin数字孪生:是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

  Digital Twin是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

  看到这,是不是有一种“标题在说啥?”、“又是标题党!”的赶脚?

  No! No! No!

  

  接下来我们就来看一下“数字孪生”拥有的各种主角光环。

  主角拥有的超能力

  1、不死小强

  数字孪生作为虚拟世界的存在,当数字孪生的世界发生毁灭性的事件或打击时,能够随时进行重置,满血复活。这就为无法在真实世界开展的试验及推演提供了完美的实验环境,由数字孪生替真实世界承受这些可能会发生的不良后果。

  

  2、火眼金睛

  在真实世界中,由于物理定律的限制,导致许多真实存在的对象是肉眼不可见的(如地下或墙体内部的管路、设备内部的精密元器件等)。但在数字孪生的世界中则不同,我们可以通过透明化、实体化、展开、爆炸式拆解等各种方式,查看真实世界不可见的对象,并且能够更精细的查看各种对象的外表及它们的属性、特性、状态等等。

  

  3、控制时间

  在数字孪生的世界中,我们能够处于上帝视角来管理整个世界,当然也包括了控制时间的能力。我们可以进行时间旅行,回到过去追溯数字孪生世界的各种运行信息,也能够驾驶时间机器加速前进,探索未来数字孪生世界的演变方向。

  

  4、NewType(高达)

  NewType新人类,拥有通过精神力(大脑)远程控制NewType设备(机体、浮游炮等)的能力,仿佛为设备赋予了大脑和灵魂,使设备能够智能的运行、相互协作。数字孪生统一能够提供NewType的能力,结合物联网的能力,实现远程管理、远程控制这些人与物的连接。再进一步,还能够通过各种智能的算法,在不同场景中,按照业务逻辑实现设备间的联动,实现物与物的连接。

  

  数字孪生的场景及机会

  其实从上文数字孪生的定义以及“超能力”介绍中,已经能够推测出数字孪生的机会和大部分典型使用场景了。

  首先,数字孪生在以下各个方面均有可以落地实践的机会及场景:

  1.建立场景化的管理模式;

  2.能力共享、赋能;

  3.实时监视、控制,运营优化;

  4.应用大数据、智能分析、评估推演、预防性维护等。

  拥有丰富的应用场景及机会,为数字孪生提供了近乎无限的想象空间,另一方面,由于数字孪生的虚拟特性,导致随着时间的推移,数字孪生的投入与真实世界的投入形成鲜明的对比,如下图所示:

  

  被管对象和业务在不断发展,真实世界的投资成本也随之增长,但虚拟投入却呈现快速的逐年下降的情况,而它丰富的使用场景和创造的价值,使得数字孪生相关的建设注定是一项超高性价比的投资。

  既然数字孪生拥有如此强大的主角光环和“超能力”,还有跨行业多维度的使用场景,以及超高的性价比,那它是不是已经成为目前市场中的主流应用及产品方向了呢?

  其实并不是想象的那么顺利,它正面临着一个尴尬的困境……

  

  数字孪生面临的困境

  数字孪生Digital Twin已经连续3年被Gartner评为未来一年的首要战略科技发展趋势(估计今年年底依然会被评为2020年的首要战略科技发展趋势……),但始终不温不火。

  这就像什么呢?比如考公务员,DT同学是大家公认的考中外交部或纪委最有希望的人选,这自然是一件值得高兴的事,但是如果连续三年DT同学都荣登榜首,那他自己的心情应该会挺复杂的。

  

  我们再说回数字孪生,很多企业对于数字孪生的态度是“想用不敢用”,对于落地的场景及所需的基本条件没有信心,最终导致数字孪生多次“登榜”却始终未中的结果。而导致这种结果的原因就是是什么呢?主要来自于搭建数字孪生世界过程中可能会遇到各种阻碍,比如:

  缺乏通用平台:数字孪生涉及设计、传感、虚拟现实、数据标识、物理虚拟等多个维度的技术。这些是很难在统一平台中表示出来的;

  物理表征依旧很难进行数字化模拟:今天很多物联网云平台提供的“数字孪生”服务,实际只能提供一个数据监控和3D模型而已;

  前期投入较大:孪生一个庞大生产系统、工业系统,甚至交通系统,所需要的算力是惊人的。但是占用如此大算力是否能得到效益最大化回报却值得怀疑。

  这些阻碍,对数字孪生的落地产生了很大的影响,但在这几年的过程中,仍然有部分企业在不断尝试数字孪生的落地方案,通过研究和实践如何选择核心场景、整合多维的能力、规避短时间内无法解决的困难,逐渐摸索出了各种“先行版”的数字孪生应用,这些应用已经让IoT行业兴奋不已。

  

  优锘科技已实现落地

  北京优锘科技有限公司通过“产品+平台”的纵横两条线,覆盖了“IT+IoT”两个大的产业领域,通过“可视化+智能化”帮助客户解决“认知和管理”两个层次的问题。

  优锘科技“以IT可视化切入,纵横双线延伸,走向数字孪生”的战略方向和战略规划,是2012年创业之初就基本设定的,来自于创业团队创立时对产业的观察思考,和对新一代成功的企业软件公司的分析。

  经过多年的实践尝试,结合自身的物联网可视化PaaS平台ThingJS及智能运维产品线Tarsier,优锘科技已经拥有了多款数字孪生相关的产品,并且跨了多个不同行业,实现了多种使用场景。

  1、智慧园区、智慧楼宇

  

  

  

  

  2、智慧城市

  

  

  

  

  3、智慧校园

  

  

  

  

  4、智慧医院

  

  

  

  5、智慧电力

  

  

  

  不一一列举了,有兴趣的朋友可以前往优锘科技官网主页http://uinnova.com/或ThingJS平台http://www.thingjs.com/了解详细信息。

  改变未来的“主角”

  在未来,数字孪生必将会在以下几方面充分体现自己的价值:

  成为物联网项目的一部分;

  新的业务运营模式;

  成为测量的模型;

  运营模型与测量数据关联闭环。

  我们再将数字孪生的范围扩大,可以去尝试更复杂的高级仿真,比如:人类未来,生态系统,场所(建筑、城市)等复杂的模型。

  

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