“數(shù)字孿生”如何成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)下，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)迅速發(fā)展，對(duì)推動(dòng)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化進(jìn)程起到關(guān)鍵作用，尤其是信息技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的強(qiáng)大計(jì)算和分析能力為制造業(yè)發(fā)展開辟嶄新的發(fā)展空間，IT和OT的融合越來(lái)越受到制造企業(yè)的重視。伴隨新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為制造業(yè)從“顯”到“隱”的抓手，互聯(lián)網(wǎng)從“虛”向“實(shí)”的載體。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展離不開技術(shù)支撐，包括數(shù)字孿生、邊緣計(jì)算、5G、IPV6、標(biāo)識(shí)解析、TSN(時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò))、PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))等都是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用推進(jìn)，數(shù)字孿生被賦予了新的生命力，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)延伸了數(shù)字孿生的價(jià)值鏈條和生命周期，凸顯出數(shù)字孿生基于模型、數(shù)據(jù)、服務(wù)方面的的優(yōu)勢(shì)和能力，打通了數(shù)字孿生應(yīng)用和迭代優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)路徑，正成為數(shù)字孿生的孵化床。數(shù)字孿生基于物理實(shí)體的基本狀態(tài)，以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的方式將建立的模型、收集的數(shù)據(jù)做出高度寫實(shí)的分析，用于物理實(shí)體的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和優(yōu)化。另外，數(shù)字孿生作為邊緣側(cè)技術(shù)，可以有效連接設(shè)備層和網(wǎng)絡(luò)層，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的知識(shí)萃取工具，不斷將工業(yè)系統(tǒng)中的碎片化知識(shí)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中，不同成熟度的數(shù)字孿生體，將不同顆粒度的工業(yè)知識(shí)重新組裝，通過(guò)工業(yè)APP進(jìn)行調(diào)用。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是數(shù)字孿生的孵化床，數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的重要場(chǎng)景。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重塑數(shù)字孿生閉環(huán)數(shù)字孿生，以數(shù)字方式為物理對(duì)象創(chuàng)建高寫實(shí)虛擬模型，并模擬、分析、預(yù)測(cè)其行為，為實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與制造業(yè)融合鋪平了道路。借助數(shù)字孿生，可以集成復(fù)雜的制造工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造和智能服務(wù)等閉環(huán)優(yōu)化，數(shù)字孿生將成為未來(lái)數(shù)字化企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念出現(xiàn)之前，數(shù)字孿生的概念還只是停留在軟件環(huán)境中，比如幾何建模的CAD系統(tǒng)、產(chǎn)品生命周期管理的PLM等。但隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的連通效用使得各個(gè)數(shù)字孿生在設(shè)備資產(chǎn)管理，產(chǎn)品生命周期管理和制造流程管理中開始發(fā)生關(guān)聯(lián)、互相補(bǔ)充。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)激活數(shù)字孿生生命隨著制造業(yè)不斷發(fā)展，數(shù)字孿生盡管尚未成為主流，卻成為每一個(gè)數(shù)字化企業(yè)都要關(guān)注的技術(shù)。數(shù)字孿生的核心是模型和數(shù)據(jù)，但虛擬模型創(chuàng)建和數(shù)據(jù)分析需要專業(yè)的知識(shí)，對(duì)于不具備相關(guān)知識(shí)的人員，構(gòu)建和使用數(shù)字孿生任重道遠(yuǎn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)恰恰可以解決上述問(wèn)題，通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析外包、模型共享等業(yè)務(wù)。具體來(lái)說(shuō)，物理實(shí)體的各種數(shù)據(jù)收集、交換，都要借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用平臺(tái)具有的資源聚合、動(dòng)態(tài)配置、供需對(duì)接等優(yōu)勢(shì)，整合并利用各類資源，賦能數(shù)字孿生。例如，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)向下將邊緣側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施同數(shù)字孿生體關(guān)聯(lián)，向上將數(shù)據(jù)傳遞、存儲(chǔ)在云端，其他用戶也可以根據(jù)自身需要通過(guò)平臺(tái)的服務(wù)來(lái)建立數(shù)字孿生體，可以說(shuō)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)激活了數(shù)字孿生的生命。數(shù)字孿生助力IT與OT融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中關(guān)鍵一環(huán)，加速了IT和OT各要素的融合，數(shù)據(jù)是融合過(guò)程中最重要的粘結(jié)劑，要讓IT部門和OT部門融合的更好，首先要處理好數(shù)據(jù)這項(xiàng)隱形的資產(chǎn)。另外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在試圖打破企業(yè)的邊界，試圖填滿IT與OT之間的各種縫隙，打造軟件定義、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、模式創(chuàng)新的新生態(tài)，而數(shù)字孿生剛好為融合發(fā)展提供了數(shù)據(jù)和技術(shù)的接口。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，數(shù)字孿生可以展示、預(yù)測(cè)，分析數(shù)字模型和物理世界之間的互動(dòng)過(guò)程?；跀?shù)字孿生的設(shè)計(jì)是基于現(xiàn)有物理產(chǎn)品的虛擬映射，研究大量數(shù)據(jù)以獲取有價(jià)值的知識(shí)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新。設(shè)計(jì)人員只需將需求發(fā)布到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，平臺(tái)管理者就能就精確匹配設(shè)計(jì)人員需要的數(shù)據(jù)服務(wù)以及用于處理數(shù)據(jù)的模型和算法服務(wù)。通過(guò)調(diào)用，組合和操作這些服務(wù)，結(jié)果將返回給設(shè)計(jì)人員。IT和OT的融合以“按需付費(fèi)”的方式，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上悄然完成。此外，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)和組件后，需要測(cè)試設(shè)計(jì)質(zhì)量和可行性。借助數(shù)字孿生，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)驗(yàn)證虛擬產(chǎn)品快速地模擬運(yùn)行狀況，完成虛擬設(shè)計(jì)和虛擬運(yùn)行。服務(wù)封裝后，模型服務(wù)可以通過(guò)服務(wù)搜索，匹配，調(diào)度和調(diào)用來(lái)使用。通過(guò)服務(wù)，數(shù)字孿生有效地應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，減少預(yù)期行為和設(shè)計(jì)行為的不一致產(chǎn)生的修改，大大縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本。打造基于數(shù)字孿生的工業(yè)APP服務(wù)池隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其核心思想“數(shù)據(jù)+模型=服務(wù)”的影響不斷擴(kuò)大，服務(wù)在制造業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的位置。優(yōu)化服務(wù)不僅僅可以應(yīng)對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)并獲得更多收入，還可以借助工業(yè)APP和微服務(wù)解決不同供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議兼容、異構(gòu)系統(tǒng)集成等問(wèn)題。數(shù)字孿生服務(wù)包括設(shè)備服務(wù)、技術(shù)服務(wù)、測(cè)試服務(wù)、模擬服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、知識(shí)服務(wù)、模型服務(wù)、算法服務(wù)等，此外，還有許多輔助服務(wù)，如物流服務(wù)、運(yùn)維服務(wù)、金融服務(wù)等。工業(yè)APP可以充分釋放數(shù)字孿生的潛力。工業(yè)APP可以將數(shù)字孿生的各種組件分解為可由單個(gè)服務(wù)