在當(dāng)下流行的“元宇宙”暢想中，人們想象虛擬平行世界的數(shù)字化生活。事實上，工業(yè)“元宇宙”或許離我們更近：互聯(lián)網(wǎng)和云計算潮流下，隨著網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備與傳感器大量應(yīng)用，以及5G網(wǎng)絡(luò)引入，為現(xiàn)實世界的基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)造“數(shù)字孿生”成為可能。 數(shù)字孿生，即使用數(shù)字技術(shù)，為特定對象創(chuàng)造一個虛擬“副本”。這一做法最早可以追溯到早期的太空項目，當(dāng)時，美國國家航空航天局制造模型來監(jiān)測和修正航天器。隨著計算機算力的提升，模擬模型被替換為數(shù)字模型。 例如，在航天器的風(fēng)洞實驗中，研究人員使用傳感器創(chuàng)建其飛行環(huán)境的數(shù)字孿生，再使用這些數(shù)據(jù)模型，優(yōu)化航天器的物理布局，監(jiān)控物理數(shù)據(jù)變化。而要在實體環(huán)境中獲得這些數(shù)據(jù)，是非常困難的?！督?jīng)濟學(xué)人》預(yù)測，從工廠到汽車，萬事萬物都將有數(shù)字孿生體。微軟首席執(zhí)行官薩蒂亞?納德拉(Satya Nadella)描述了數(shù)字孿生的好處，他認為，在強大計算能力和機器學(xué)習(xí)強化下，對現(xiàn)實世界日益精密的數(shù)字模擬，將會優(yōu)化信息流和促進經(jīng)濟增長。 數(shù)字孿生的產(chǎn)業(yè)鏈較長，涉及到計算機輔助設(shè)計、工程軟件管理、過程控制等，有時還涉及到人工智能和虛擬現(xiàn)實功能。不同的企業(yè)正在這條產(chǎn)業(yè)鏈上的不同環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。 南洋萬邦希望解決的問題，是傳感器獲得數(shù)據(jù)后，如何推動業(yè)務(wù)發(fā)展。南洋萬邦資深業(yè)務(wù)副總經(jīng)理王玨介紹，南洋萬邦目前與微軟合作的AIoT物聯(lián)網(wǎng)解決方案，將設(shè)備的3D數(shù)字化模型和產(chǎn)品融入現(xiàn)實環(huán)境當(dāng)中，通過傳感器收集各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，再進行分析，從而預(yù)測工廠的生產(chǎn)故障和錯誤，及時報告和解決。 過去，工廠在很多人心中只是一個將原材料輸入就能輸出形形色色成品的制造體系。德國政府于2013年正式提出的“工業(yè)4.0”概念，預(yù)示著整個制造業(yè)從工業(yè)3.0的信息化時代向智能化邁進，工廠會出現(xiàn)越來越多像《變形金剛》里那樣的機械化設(shè)備，而數(shù)字孿生則讓工廠的數(shù)字化進程更進一步。 王玨認為，智能制造尤其是智能工廠解決方案的難點在于，它其實是一個多學(xué)科、多維度、多技術(shù)、非常復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及信息化技術(shù)、運營、管理等等。 另一方面，從服務(wù)升級的角度，在四五年前由零售渠道端率先推動的C2B模式，也就是“柔性供應(yīng)鏈”，毫不客氣地加大了工廠端革命的復(fù)雜程度。 “我們擅長做的是把數(shù)據(jù)采集上來，接下來我們要做的是把這些物理世界的數(shù)據(jù)，讓它在數(shù)字環(huán)境、虛擬環(huán)境中重生，并且和物理世界形成聯(lián)動?！蓖醌k說。 在南洋萬邦的AIoT物聯(lián)網(wǎng)方案中，3D數(shù)字化模型的部分由境騰科技負責(zé)。 境騰科技CEO張力告訴界面新聞，他們借助實時3D游戲引擎Unity，對工廠內(nèi)部環(huán)境和機械設(shè)備進行可視化和模擬，然后在微軟的AR頭盔HoloLens等平臺上推出。目前在MR混合現(xiàn)實方案上，境騰科技是微軟大中華區(qū)首個金牌合作伙伴。 將數(shù)字孿生內(nèi)容進行可視化呈現(xiàn)并不新鮮，但在工業(yè)領(lǐng)域仍然需要探索。張力向界面新聞記者介紹，剛開始為微軟的AR頭盔HoloLens開發(fā)AR應(yīng)用方案時，曾考慮多個開發(fā)工具，最終選擇了游戲引擎Unity作為開發(fā)工具。 Unity具有簡易度高、跨平臺等優(yōu)勢，通過Unity的開放接口和3D資產(chǎn)內(nèi)容，境騰科技可以添加自己的插件進行二次開發(fā)，便于形成自己的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 利用Unity這樣的游戲引擎開發(fā)工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字孿生產(chǎn)品，與游戲開發(fā)有不小的區(qū)別。王玨分析，面向工業(yè)應(yīng)用不僅僅要考慮虛擬世界中的算力，更要考慮如何把物理實體中的表面參數(shù)、尺寸、狀態(tài)，在虛擬世界中互動、交互。 張力則指出，toC的游戲在場景設(shè)計時，更多是要考慮到用戶的游戲體驗，而從toB的角度上，更多強調(diào)的是如何能夠準確無誤地獲取信息，然后做出管理決策。 張力還介紹，在顆粒度上，可以將設(shè)備作為最小的單位拆解出來進行仿真模擬，依次還有車間、流水線、工廠級別的數(shù)字孿生，更大可拓展到產(chǎn)業(yè)層面。在不同的層級數(shù)字孿生將會產(chǎn)生不同價值，舉例來說，如果工廠的操作員能夠轉(zhuǎn)動數(shù)字模擬器中的旋鈕，測試提高運行速度的方法，工廠就能以更高效率運行，并減少浪費。 英偉達則推出虛擬協(xié)作平臺Omniverse，從3D圖形設(shè)計和仿真切入數(shù)字孿生領(lǐng)域。英偉達中國區(qū)高級技術(shù)市場經(jīng)理施澄秋告訴界面新聞，在傳統(tǒng)的專業(yè)可視化垂直領(lǐng)域，比如AEC（建筑、工程和施工行業(yè)）、M&E（機械電子）或工業(yè)設(shè)計中，均有3D建模需求，英偉達長期看好這一市場。 以汽車產(chǎn)業(yè)為例，汽車推敲設(shè)計時需要制作油泥模型，再用油泥模型做流體力學(xué)的仿真，并根據(jù)試驗結(jié)果進行修改，不僅成本高，還有可能拉長整個研發(fā)周期。在英偉達GPU系統(tǒng)幫助下，可以一定程度降低這方面的風(fēng)險。 此外，工業(yè)軟件公司達索系統(tǒng)、老牌樓宇自控企業(yè)江森自控等，也在為工業(yè)領(lǐng)域配置數(shù)字孿生。例如，江森自控在位于新加坡的OpenBlue創(chuàng)新中心大范圍安裝了傳感設(shè)備，其中包括測量風(fēng)量的頂置式通風(fēng)裝置，所有辦公家具上也裝有傳感器，以便及時了解各設(shè)施設(shè)備的狀態(tài)，再加上人工智能和大數(shù)據(jù)支持，生成建筑物理空間的數(shù)字孿生。 |
