解密“Digital Twin”

2017/1/4 13:50:46

上個(gè)月,一則“GE、西門(mén)子市場(chǎng)重疊率高達(dá)7成”的新聞引起了圈內(nèi)廣泛關(guān)注。盡管這兩大巨頭具有顯然的企業(yè)文化方面的差異,然而各自涉足的業(yè)務(wù)領(lǐng)域確實(shí)高度重疊。在醫(yī)療設(shè)備、發(fā)電、可再生能源等領(lǐng)域,兩家都有直接的碰撞。而在工業(yè)數(shù)字化領(lǐng)域,二者也已面向未來(lái)展開(kāi)了布局。

有趣的是,在智能制造與數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)業(yè)務(wù)中,兩家又不約而同地引入了Digital Twin(數(shù)字化雙胞胎)的概念。西門(mén)子引用數(shù)字化雙胞胎用來(lái)形容貫穿于產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)間一致的數(shù)據(jù)模型;而GE則借助“數(shù)字雙胞胎”這一概念,實(shí)現(xiàn)物理機(jī)械和分析技術(shù)的融合。

其實(shí),小編感覺(jué)將“Digital Twin”譯作“數(shù)字孿生”會(huì)更貼切一些。因?yàn)楫吘惯@一概念意在強(qiáng)調(diào)數(shù)字對(duì)物理對(duì)象的精確“描述”,而不是強(qiáng)調(diào)二者長(zhǎng)得一模一樣,孿生不過(guò)指向的是相生相伴的涵義。

話題扯遠(yuǎn)了,書(shū)歸正傳。其實(shí)“Digital Twin”既不是西門(mén)子的提出的,又非GE出品。根據(jù)目前所看到的資料,Digital Twin一詞由美國(guó)密歇根大學(xué)的Michael Grieves教授,于2003年在他所講授的PLM(產(chǎn)品生命周期管理)課程上引入,并且于2014年在其所撰寫(xiě)的“Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication”白皮書(shū)中進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

而美國(guó)國(guó)防部、PTC公司、西門(mén)子公司、達(dá)索公司等都在2014年接受了“Digital Twin”這個(gè)術(shù)語(yǔ),并開(kāi)始在市場(chǎng)宣傳中使用。需要指出的是,他們都使用的是“Digital Twin”,而不是“Digital Twins”。

在借用這個(gè)概念時(shí),美國(guó)國(guó)防部提出利用Digital Twin技術(shù),用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型,并通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步,這樣每次飛行后,根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過(guò)往載荷,及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修,能否承受下次的任務(wù)載荷等。

顯然,GE是這項(xiàng)軍方技術(shù)民用轉(zhuǎn)化的最理想載體。GE的做法也非常簡(jiǎn)單,借助Digital Twin這一概念,實(shí)現(xiàn)物理機(jī)械和分析技術(shù)的融合。以噴射引擎為例,噴射引擎中昂貴、且扮演關(guān)鍵角色的耐高溫合金渦輪葉片,是制造推力的主要零件。每個(gè)葉片上都安裝了傳感器,這樣就可以根據(jù)要求的頻率傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。軟件平臺(tái)會(huì)將引擎的所有信息收集起來(lái),使之?dāng)?shù)據(jù)化,并建立數(shù)字模型,這就是GE理解的Digital Twin。

當(dāng)來(lái)自于法國(guó)的3D模擬和產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件提供商,達(dá)索系統(tǒng)公司CEO Bernard Charlès談到Digital Twin時(shí),他強(qiáng)調(diào)了Digital Twin創(chuàng)新協(xié)作和驗(yàn)證的流程不僅需要基于產(chǎn)品的數(shù)字化表現(xiàn),而還需要通過(guò)三維體驗(yàn)平臺(tái),來(lái)讓設(shè)計(jì)師和客戶在產(chǎn)品誕生之前或制造過(guò)程中就能與產(chǎn)品進(jìn)行互動(dòng),進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試,理解產(chǎn)品如何工作等。

PTC CEO Jim Heppelmann在介紹物聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析是如何重新定義競(jìng)爭(zhēng)力從而使制造業(yè)不斷進(jìn)化的時(shí)候,他也談到了Digital Twin的概念。他認(rèn)為,當(dāng)產(chǎn)品生命周期管理(PLM)流程能夠延伸到產(chǎn)品應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng),再回溯到下一個(gè)設(shè)計(jì)周期,就建立了一個(gè)閉環(huán)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)閉環(huán)流程,并且能實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品出現(xiàn)故障之前進(jìn)行預(yù)測(cè)性維修。

西門(mén)子對(duì)Digital Twin概念也有獨(dú)到的理解,西門(mén)子工業(yè)軟件大中華區(qū)DER總經(jīng)理戚鋒博士說(shuō):“要發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題、激發(fā)創(chuàng)新思維、不斷追求優(yōu)化進(jìn)步,這才是Digital Twin的目標(biāo)所在?!彼硎荆珼igital Twin的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)必要條件,即一套集成的軟件工具和三維形式表現(xiàn)。西門(mén)子數(shù)字化工廠集團(tuán)首席執(zhí)行官JanMrosik博士則表示,更通俗地說(shuō),Digital Twin就是仿真模擬一些工廠的實(shí)際操作空間(如生產(chǎn)線),仿真得非常真實(shí)而精確,“它可清晰地告訴我們,最終這個(gè)系統(tǒng)是否在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中能承受各種條件,取得成功。”

據(jù)IDC預(yù)測(cè),2017年世界上將有40%的大型生產(chǎn)商都會(huì)應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)來(lái)為他們的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行建模,Digital Twin可以幫助生產(chǎn)商,針對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)在早期就建立起生產(chǎn)流程的優(yōu)化。中美德法日韓各國(guó)在過(guò)去的一年各自發(fā)力,智能制造在全世界范圍內(nèi)都已奏響春日的序曲,現(xiàn)在就讓我們拭目以待,看誰(shuí)能在這場(chǎng)競(jìng)逐中最終脫穎而出。


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