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不算主角，但自帶主角光環(huán)的“數(shù)字孿生”

2020-10-10

數(shù)字孿生為什么火了？

2019年“數(shù)字孿生”突然火了，變得大家耳熟能詳，像“云、大、物、移、智”一樣，成為了萬(wàn)眾矚目的焦點(diǎn)。世界著名咨詢公司Gartner也把“數(shù)字孿生”列為了2019年首要戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)的Top10之一。

首先，讓我們來(lái)跟隨近期與“數(shù)字孿生”相關(guān)的事件，逐漸認(rèn)識(shí)一下它。

**1、**導(dǎo)火索

波音737MAX8型飛機(jī)在短短半年內(nèi)出現(xiàn)兩次嚴(yán)重墜毀事故，墜機(jī)事件引發(fā)外界對(duì)該型號(hào)飛機(jī)安全問(wèn)題的疑慮，亦引發(fā)了對(duì)數(shù)字孿生(Digital Twin)技術(shù)的關(guān)注。對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人士來(lái)說(shuō)，數(shù)字孿生一詞已經(jīng)是老生常談，它是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴(lài)的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

**2、**泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

2019年國(guó)家電網(wǎng)公司“兩會(huì)”做出全面推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，目標(biāo)在2021年初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，2024年建設(shè)完成。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)。數(shù)字孿生是物聯(lián)網(wǎng)的底層邏輯，它并不局限于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等特定的行業(yè)或者領(lǐng)域，而是貫穿整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)邏輯。因此隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的大潮，數(shù)字孿生也被推到了時(shí)代前沿。

**3、**5G

2019年是5G的元年，5G核心三大場(chǎng)景中海量物聯(lián)網(wǎng)正是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的底層技術(shù)基礎(chǔ)，所以大家都相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，必將迎來(lái)數(shù)字孿生市場(chǎng)井噴式的發(fā)展。隨著IoT時(shí)代的到來(lái)，針對(duì)某個(gè)企業(yè)場(chǎng)景中，需要管理的終端對(duì)象是幾百萬(wàn)幾千萬(wàn)臺(tái)，很明顯這已經(jīng)超出了一個(gè)正常人的認(rèn)知范圍了。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)管理還意味著面臨更復(fù)雜的設(shè)備類(lèi)型以及相對(duì)更不穩(wěn)定的設(shè)備（至少會(huì)有較長(zhǎng)期處于這個(gè)階段）。所以物聯(lián)網(wǎng)的管理必然是一個(gè)場(chǎng)景化的管理方式，建立一個(gè)跟真實(shí)世界一樣的數(shù)字孿生的世界，然后在這個(gè)數(shù)字孿生的世界中進(jìn)行認(rèn)知、模擬和交互。

由于多方面的因素，導(dǎo)致“數(shù)字孿生”成為了2019年及未來(lái)的重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展方向。

數(shù)字孿生的起源

那么，數(shù)字孿生是怎么被“生”出來(lái)的呢？

這里我就直接引用度娘的話，來(lái)帶大家了解一下數(shù)字孿生的起源及定義：

美國(guó)國(guó)防部最早提出利用Digital Twin技術(shù)，用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(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。

Digital Twin數(shù)字孿生：是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。

Digital Twin是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴(lài)的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

看到這，是不是有一種“標(biāo)題在說(shuō)啥？”、“又是標(biāo)題黨！”的趕腳？

No! No! No!

接下來(lái)我們就來(lái)看一下“數(shù)字孿生”擁有的各種主角光環(huán)。

主角擁有的超能力

**1、**不死小強(qiáng)

數(shù)字孿生作為虛擬世界的存在，當(dāng)數(shù)字孿生的世界發(fā)生毀滅性的事件或打擊時(shí)，能夠隨時(shí)進(jìn)行重置，滿血復(fù)活。這就為無(wú)法在真實(shí)世界開(kāi)展的試驗(yàn)及推演提供了完美的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，由數(shù)字孿生替真實(shí)世界承受這些可能會(huì)發(fā)生的不良后果。

**2、**火眼金睛

在真實(shí)世界中，由于物理定律的限制，導(dǎo)致許多真實(shí)存在的對(duì)象是肉眼不可見(jiàn)的（如地下或墻體內(nèi)部的管路、設(shè)備內(nèi)部的精密元器件等）。但在數(shù)字孿生的世界中則不同，我們可以通過(guò)透明化、實(shí)體化、展開(kāi)、爆炸式拆解等各種方式，查看真實(shí)世界不可見(jiàn)的對(duì)象，并且能夠更精細(xì)的查看各種對(duì)象的外表及它們的屬性、特性、狀態(tài)等等。

**3、**控制時(shí)間

在數(shù)字孿生的世界中，我們能夠處于上帝視角來(lái)管理整個(gè)世界，當(dāng)然也包括了控制時(shí)間的能力。我們可以進(jìn)行時(shí)間旅行，回到過(guò)去追溯數(shù)字孿生世界的各種運(yùn)行信息，也能夠駕駛時(shí)間機(jī)器加速前進(jìn)，探索未來(lái)數(shù)字孿生世界的演變方向。

**4、**NewType(高達(dá))

NewType新人類(lèi)，擁有通過(guò)精神力（大腦）遠(yuǎn)程控制NewType設(shè)備（機(jī)體、浮游炮等）的能力，仿佛為設(shè)備賦予了大腦和靈魂，使設(shè)備能夠智能的運(yùn)行、相互協(xié)作。數(shù)字孿生統(tǒng)一能夠提供NewType的能力，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的能力，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程控制這些人與物的連接。再進(jìn)一步，還能夠通過(guò)各種智能的算法，在不同場(chǎng)景中，按照業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物與物的連接。

數(shù)字孿生的場(chǎng)景及機(jī)會(huì)

其實(shí)從上文數(shù)字孿生的定義以及“超能力”介紹中，已經(jīng)能夠推測(cè)出數(shù)字孿生的機(jī)會(huì)和大部分典型使用場(chǎng)景了。

首先，數(shù)字孿生在以下各個(gè)方面均有可以落地實(shí)踐的機(jī)會(huì)及場(chǎng)景：

建立場(chǎng)景化的管理模式；
能力共享、賦能；
實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制，運(yùn)營(yíng)優(yōu)化；
應(yīng)用大數(shù)據(jù)、智能分析、評(píng)估推演、預(yù)防性維護(hù)等。

擁有豐富的應(yīng)用場(chǎng)景及機(jī)會(huì)，為數(shù)字孿生提供了近乎無(wú)限的想象空間，另一方面，由于數(shù)字孿生的虛擬特性，導(dǎo)致隨著時(shí)間的推移，數(shù)字孿生的投入與真實(shí)世界的投入形成鮮明的對(duì)比，如下圖所示：

被管對(duì)象和業(yè)務(wù)在不斷發(fā)展，真實(shí)世界的投資成本也隨之增長(zhǎng)，但虛擬投入?yún)s呈現(xiàn)快速的逐年下降的情況，而它豐富的使用場(chǎng)景和創(chuàng)造的價(jià)值，使得數(shù)字孿生相關(guān)的建設(shè)注定是一項(xiàng)超高性價(jià)比的投資。

既然數(shù)字孿生擁有如此強(qiáng)大的主角光環(huán)和“超能力”，還有跨行業(yè)多維度的使用場(chǎng)景，以及超高的性價(jià)比，那它是不是已經(jīng)成為目前市場(chǎng)中的主流應(yīng)用及產(chǎn)品方向了呢？

其實(shí)并不是想象的那么順利，它正面臨著一個(gè)尷尬的困境……

數(shù)字孿生面臨的困境

數(shù)字孿生Digital Twin已經(jīng)連續(xù)3年被Gartner評(píng)為未來(lái)一年的首要戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)（估計(jì)今年年底依然會(huì)被評(píng)為2020年的首要戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)……），但始終不溫不火。

這就像什么呢？比如考公務(wù)員，DT同學(xué)是大家公認(rèn)的考中外交部或紀(jì)委最有希望的人選，這自然是一件值得高興的事，但是如果連續(xù)三年DT同學(xué)都榮登榜首，那他自己的心情應(yīng)該會(huì)挺復(fù)雜的。

我們?cè)僬f(shuō)回?cái)?shù)字孿生，很多企業(yè)對(duì)于數(shù)字孿生的態(tài)度是“想用不敢用”，對(duì)于落地的場(chǎng)景及所需的基本條件沒(méi)有信心，最終導(dǎo)致數(shù)字孿生多次“登榜”卻始終未中的結(jié)果。而導(dǎo)致這種結(jié)果的原因就是是什么呢？主要來(lái)自于搭建數(shù)字孿生世界過(guò)程中可能會(huì)遇到各種阻礙，比如：

**缺乏通用平臺(tái)：**數(shù)字孿生涉及設(shè)計(jì)、傳感、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)、物理虛擬等多個(gè)維度的技術(shù)。這些是很難在統(tǒng)一平臺(tái)中表示出來(lái)的；
**物理表征依舊很難進(jìn)行數(shù)字化模擬：**今天很多物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)提供的“數(shù)字孿生”服務(wù)，實(shí)際只能提供一個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控和3D模型而已；
**前期投入較大：**孿生一個(gè)龐大生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)，甚至交通系統(tǒng)，所需要的算力是驚人的。但是占用如此大算力是否能得到效益最大化回報(bào)卻值得懷疑。

這些阻礙，對(duì)數(shù)字孿生的落地產(chǎn)生了很大的影響，但在這幾年的過(guò)程中，仍然有部分企業(yè)在不斷嘗試數(shù)字孿生的落地方案，通過(guò)研究和實(shí)踐如何選擇核心場(chǎng)景、整合多維的能力、規(guī)避短時(shí)間內(nèi)無(wú)法解決的困難，逐漸摸索出了各種“先行版”的數(shù)字孿生應(yīng)用，這些應(yīng)用已經(jīng)讓IoT行業(yè)興奮不已。

優(yōu)锘科技已實(shí)現(xiàn)落地

北京優(yōu)锘科技有限公司通過(guò)“產(chǎn)品+平臺(tái)”的縱橫兩條線，覆蓋了“IT+IoT”兩個(gè)大的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，通過(guò)“可視化+智能化”幫助客戶解決“認(rèn)知和管理”兩個(gè)層次的問(wèn)題。

優(yōu)锘科技“以IT可視化切入，縱橫雙線延伸，走向數(shù)字孿生”的戰(zhàn)略方向和戰(zhàn)略規(guī)劃，是2012年創(chuàng)業(yè)之初就基本設(shè)定的，來(lái)自于創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立時(shí)對(duì)產(chǎn)業(yè)的觀察思考，和對(duì)新一代成功的企業(yè)軟件公司的分析。

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐嘗試，結(jié)合自身的物聯(lián)網(wǎng)可視化PaaS平臺(tái)ThingJS及智能運(yùn)維產(chǎn)品線Tarsier，優(yōu)锘科技已經(jīng)擁有了多款數(shù)字孿生相關(guān)的產(chǎn)品，并且跨了多個(gè)不同行業(yè)，實(shí)現(xiàn)了多種使用場(chǎng)景。

**1、**智慧園區(qū)、智慧樓宇