數(shù)字孿生是仿真應用的巔峰。作為中國最大的仿真公司，安世亞太宣布設立數(shù)字孿生體實驗室。這是一家仿真公司跨入智能制造時代最優(yōu)美的姿勢。

數(shù)字孿生體實驗室將致力于對數(shù)字孿生技術的研究與發(fā)展，并將這些技術形成有價值的解決方案，通過工程化應用造福人類。

一、技術研究和專業(yè)設置

數(shù)字孿生體是由物理對象、數(shù)字鏡像及互動系統(tǒng)構成的一個體系，其生長發(fā)育必將經(jīng)過數(shù)化、互動、先知、先覺和共智等幾個過程。實驗室的技術方向和專業(yè)設置便是依據(jù)這些過程相關的技術來確定的。

1.建模

“數(shù)化”是對物理世界數(shù)字化的過程。這個過程需要將物理對象表達為計算機和網(wǎng)絡所能識別的數(shù)字模型。建模技術是數(shù)字化的核心技術，譬如測繪掃描、幾何建模、網(wǎng)格剖分、系統(tǒng)建模、流程建模、組織建模等技術。

2.物聯(lián)網(wǎng)

“數(shù)化”中的另一層意思是物理世界本身的狀態(tài)變?yōu)榭梢员挥嬎銠C和網(wǎng)絡所能感知、識別和分析，這些狀態(tài)包括位置、屬性、性能等。物聯(lián)網(wǎng)技術為原子化向比特化轉變提供了完整的解決方案。

3.數(shù)字線程

“互動”是數(shù)字孿生體的一個重要特征，主要是指物理對象和數(shù)字對象之間的動態(tài)互動，當然也隱含了物理對象之間以及數(shù)字對象之間的互動。后兩者在物聯(lián)網(wǎng)和仿真世界中已經(jīng)實現(xiàn)，而前者是數(shù)字孿生體獨有的特征。這種動態(tài)互動的需要數(shù)字線程技術來完成。

4.仿真

“先知”是指對物理世界的動態(tài)預測。這需要數(shù)字對象不僅表達物理世界的幾何形狀，更需要數(shù)字模型中融入物理規(guī)律和機理，這是仿真世界的特長。仿真技術不僅建立物理對象的數(shù)字化模型，還要根據(jù)當前狀態(tài)，通過物理學規(guī)律和機理來計算、分析和預測物理對象的未來狀態(tài)。物理對象的當前狀態(tài)則通過物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字線程獲得。這種仿真不是對一個階段或一種現(xiàn)象的仿真，應是全周期和全領域的動態(tài)仿真，譬如產品仿真、虛擬試驗、制造仿真、生產仿真、工廠仿真、物流仿真、運維仿真、組織仿真、流程仿真、交通仿真、人群仿真、戰(zhàn)場仿真等。

5.大數(shù)據(jù)

如果說“先知”是依據(jù)物理對象的確定性規(guī)律和完整機理來預測數(shù)字孿生體的未來，那“先覺”就是依據(jù)不確定和不完整的信息來預感未來，這是大數(shù)據(jù)的強項。如果要求數(shù)字孿生體越來越智能和智慧，就不應局限于人類對物理世界確定性知識，其實人類本身就不是完全依賴確定性知識而領悟世界的。

6.云計算

“共智”的目標是實現(xiàn)世界上所有數(shù)字孿生體智慧的交換和共享，其隱含的前提是單個數(shù)字孿生體內部各構件的智慧首先是共享的。云計算則為數(shù)字孿生體內部和之間進行智慧共享提供了可能。當然，所謂“單個”數(shù)字孿生體是人為定義的范圍，多個數(shù)字孿生單體可以通過共智形成更大的數(shù)字孿生體，這個數(shù)量可以是無限的。

二、解決方案和工程化生態(tài)

數(shù)字孿生體的應用將走向智能制造、智慧產業(yè)以及智慧軍事，所以實驗室的工程化落地應用方向也將與之有關。實驗室將成立工程中心，將數(shù)字孿生技術在智能制造、智慧產業(yè)及智慧軍事等領域的解決方案實施落地，實現(xiàn)技術成果向社會價值的轉化。

1.智能制造

數(shù)字孿生技術為產品全生命周期提供了智能進化階梯。從基于MBSE(基于模型的系統(tǒng)工程)的先進設計過程，到基于PSE(生產系統(tǒng)工程)的先進制造過程，及基于IIOT(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng))的智慧運維過程，都可利用數(shù)字孿生技術實現(xiàn)智能化。數(shù)字孿生體實驗室將在智能制造領域進行方案打造和工程化落地。

2.智慧產業(yè)

除了產品制造領域，在國計民生領域，數(shù)字孿生可以將各種產業(yè)實現(xiàn)智慧化。在數(shù)字孿生體實驗室，將對數(shù)字孿生城市和數(shù)字孿生增材產業(yè)體系等進行方案打造和工程化落地。

3.智慧軍事

在軍事相關領域，除軍品研制可以基于數(shù)字孿生技術實現(xiàn)智能制造外，在數(shù)字孿生戰(zhàn)場和數(shù)字孿生戰(zhàn)斗群方面，實驗室將進行方案研究和工程化落地。

數(shù)字孿生解決方案及業(yè)務開展涉及的技術非常寬廣，絕不局限于實驗室所研究的技術(參見上節(jié))，不同的應用領域和場景都有大量的特定技術。所以，實驗室不僅是進行技術研究、解決方案打造以及工程化落地的單位，還是合作伙伴生態(tài)發(fā)展平臺，與合作伙伴聯(lián)合打造更完備和廣泛的解決方案，統(tǒng)一參與工程化落地，共同造福社會。

三、平臺研發(fā)和標準研究

生態(tài)打造必須以一個開放的技術架構和平臺為基礎，否則一個看似完整的解決方案，其實技術上并不完備。這些專業(yè)都是各自為戰(zhàn)的孤島和煙囪。所以，實驗室將開發(fā)數(shù)字孿生技術整合框架和集成平臺，用以支撐解決方案的工程化落地。

標準則是架構和平臺的基礎。實驗室將進行數(shù)字孿生體相關標準的研究，參與國家及國際標準的制定。

四、全球發(fā)展

實驗室除了設立北京總部外，將在全球(包括北美、歐洲、日韓等國家和地區(qū))設立分部，以汲取國際前沿技術營養(yǎng)，并展開國際合作。目前已經(jīng)設立了北美分部。

作者簡介

田鋒，安世亞太公司高級副總裁，國家工業(yè)軟件與先進設計研究院常務副院長，北京市綜合仿真實驗室主任，數(shù)字孿生體實驗室主任。

作者擁有二十多年研發(fā)、技術、管理與咨詢經(jīng)歷，為近百家企業(yè)提供研發(fā)體系規(guī)劃、建設和研發(fā)信息化咨詢，是中國航空三大主機所、船舶工業(yè)某研究院、中國中車等企業(yè)的精益研發(fā)、知識工程、仿真體系建設項目總設計師，著有工業(yè)與智能制造熱門圖書《精益研發(fā)2.0》、《知識工程2.0》。

數(shù)字孿生體實驗室簡介

數(shù)字孿生體實驗室致力于對數(shù)字孿生技術的研究與發(fā)展，并將這些技術形成有價值的解決方案，通過工程化應用造福人類。

關注公眾號“數(shù)字孿生體實驗室(DigiTwinLab)”獲取數(shù)字孿生技術，解決方案、研究成果、白皮書。

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