数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能

2023/01/28

政策加码、大厂入局,数字孪生跨入“普及时代”


2023年1月,中国信息通信研究院联合中国互联网协会、中国通信标准化协会发布《数字孪生城市白皮书(2022年)》。白皮书指出,在政产学研用共同推进下,数字孪生技术正逐步渗透到城市业务预警预测、场景仿真推演、态势感知与智能决策等多个环节。此前,2022年11月,工信部等5部门联合印发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022—2026年)》,提出强化虚拟现实与数字孪生、人工智能、区块链等新一代信息技术的深度融合,叠加“虚拟现实+”赋能能力。随着“技术+应用”双轮驱动的政策体系逐步成型,数字孪生正迎来有利的产业发展环境。


数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能(图1)


与此同时,互联网科技大厂纷纷加大布局,以数字孪生赋能社会经济诸多领域。2022年7月,腾讯正式创立数字孪生产品部,负责面向生产空间、道路、园区等领域搭建数字孪生产品;后又首推数字孪生云服务,面向企业客户开放全真映射、实时计算、数据驱动、泛在连接四大能力。


数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能(图2)


11月,阿里云与超图软件在2022云栖大会联合发布新一代数字孪生空间解决方案,从海量空间数据治理、物理空间刻画、数字空间联动、孪生空间应用四个方面发力,为行业带来革命性的创新技术和产品。


数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能(图3)

 

12月,百度地图正式发布“百度数字孪生地图”,通过地图,连接现实世界与虚拟世界,支撑千行百业数字化升级,全面推动数字经济时代到来。在政策落地、巨头布局的全面加持下,数字孪生作为虚实相融的重要抓手,正日渐成为数字经济发展的重要动力。


数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能(图4)


数字孪生强势赋能   产业数字化、智能化

 

数字孪生基于信息化平台,充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据,将工业产品、制造系统、城市等复杂物理系统的结构、状态、行为、功能、性能映射到数字化的虚拟世界,通过实时传感、连接映射、精确分析、沉浸交互来刻画、预测和控制物理系统,实现复杂系统的虚实融合,使全要素、全过程、全价值链达到最大限度的闭环优化。数字孪生与产业技术的深度融合,正有力推动产业数字化、网络化、智能化进程,成为产业转型升级的强大推动力。

 

在产品研发上


借助数字孪生技术,可实现工业产品与装备的服役监测和健康管理。例如,当航空飞行器在天上飞行的时候,地面的数字孪生系统可以通过采集实时传感数据,精确模拟运行状态,预测飞行器的未来性能,甚至提前15—30天发现潜在故障。未来,企业交付的产品将逐步转向虚实共融的孪生形态。


数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能(图5)


在生产制造中


利用数字孪生技术,在建设实体工厂时同步构建虚拟工厂,将实体工厂的每个车间、每条流水线、每台设备、每个生产动作都映射在虚拟工厂里。生产时,通过数字孪生实时监控实体工厂的生产状态,能够及时发现生产瓶颈,优化车间生产调度,从而提高工厂的生产效率和管控水平。基于数字孪生的智能工厂,将成为未来工厂的重要发展趋势。


数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能(图6)


在城市管理上


借助数字孪生技术,可实现城市全景可视化和动态智能管理。例如,通过数字孪生对城市交通数据进行实时分析,可精准预测城市交通拥堵的关键节点,进而提前进行交通管制,缓解交通压力。未来的城市,将建立在数字孪生的基础上,具备自主学习的能力,演变为高度智慧的城市新形态。 


数字洞见|数字孪生打破虚实界限,创新产品开发无限可能(图7)


“元宇宙”为数字孪生发展提供新机遇


2021年席卷至今的元宇宙热潮,让数字孪生得以再次“翻红”。元宇宙作为连通现实世界与虚拟世界的通道和人类数字化生存的载体,通过数字孪生技术将现实世界镜像到虚拟世界,以此构建细节极致丰富的拟真环境,营造出沉浸式在场体验。简单来说,元宇宙赋予数字孪生向上生长的动力,是应用场景和生活方式的未来;而数字孪生为元宇宙提供持续发展的根基,是技术发展方向的未来。二者相辅相成、一体两面,同为互联网的未来畅想。

 

当前,数字孪生处于发展的上升期,技术体系不断完善,产业融合持续提速,行业应用加速渗透。除互联网科技巨头相继启动“元宇宙”外,数字孪生相关企业也纷纷在元宇宙领域发声。2022年6月,西门子宣布与英伟达扩大合作关系,计划连接开放式数字业务平台Xcelerator与3D设计和协作平台Omniverse,形成数字与现实世界精准映射的数字孪生,打造工业元宇宙。9月,达索系统收购法国技术公司Diota,为制造业用户提供AR辅助装配和质量控制解决方案,将数字孪生与真实世界充分连接。与此同时,在数字孪生技术的加持下,中国国际服务贸易交易会数字平台、百度“希壤”等元宇宙初步应用正式启动。可以预见,随着元宇宙深入发展,越来越多掌握物联感知、模型渲染、算法仿真、虚实交互等关键技术的数字孪生相关企业将加入其中,催生新一代创新产品。


山西数据流量生态园集聚外星人技术、虚拟现实产业技术研究院等一批数字孪生相关企业,聚焦前沿技术创新研究,利用数字孪生技术进行前期顶层设计、过程仿真验证,提供智慧工厂综合性解决方案,以高度智慧的决策大脑全方位助推产业数字化。