致力于數(shù)字孿生體技術(shù)的研究與發(fā)展

通過解決方案和工程化應(yīng)用造福人類

來源：數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室原創(chuàng)

作者：段海波?博士

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導(dǎo)? 讀

?“無名萬物之始，有名萬物之母”；“名不正則言不順”；“如無必要勿增實(shí)體”。這些古圣先賢的至理名言是數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化的指路明燈。

近年來，特別是剛剛過去的2019年，作為第四次工業(yè)革命的通用目的技術(shù)，數(shù)字孿生體受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。這樣的關(guān)注，同樣也來自標(biāo)準(zhǔn)化組織。而且，與一般的新興技術(shù)(如大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G等)不同，甚至與人工智能和物聯(lián)網(wǎng)這另外兩個(gè)第四次工業(yè)革命的通用目的技術(shù)也不同；上述這些技術(shù)在ISO、IEC或ITU都有專門的(聯(lián)合)工作組負(fù)責(zé)相關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，而數(shù)字孿生體卻吸引了多個(gè)國際組織的多個(gè)聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)、技術(shù)委員會(huì)和分委會(huì)的關(guān)注，從各自領(lǐng)域、各個(gè)層面出發(fā)，成立了多個(gè)數(shù)字孿生體相關(guān)的工作組(對(duì)比德國工業(yè)4.0中的資產(chǎn)管理殼，在各國際標(biāo)準(zhǔn)化組織中目前只有IEC/TC 65/WG 24這一個(gè)工作組以AAS命名)。這樣的態(tài)勢，在標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域?qū)崒俸币?#xff0c;從一個(gè)側(cè)面證明了各方對(duì)數(shù)字孿生體在第四次工業(yè)革命中地位和作用的共識(shí)，同時(shí)也反映了數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化工作的必要性、緊迫性和復(fù)雜性。

在數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室剛剛發(fā)布的《數(shù)字孿生體技術(shù)白皮書2019》初步總結(jié)數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化工作的基礎(chǔ)上，表1系統(tǒng)梳理了近年來數(shù)字孿生體的標(biāo)準(zhǔn)化歷程。

表1 數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)活動(dòng)(注：本表信息全部來自互聯(lián)網(wǎng))

從表1可以看出：

1. ?韓國和美國是數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化工作的先行者。

2.ISO、IEC和IEEE三大組織全部介入數(shù)字孿生體的標(biāo)準(zhǔn)化。

3.工業(yè)數(shù)據(jù)(ISO/TC 184/SC 4和ISO/TC 184/AHG 2)和智能制造(ISO/IEC/JWG 21/TF 8)是數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化的兩個(gè)重要的切入點(diǎn)：前者關(guān)注系統(tǒng)全生命期的建模和仿真，后者關(guān)注IT和OT在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的結(jié)合這個(gè)數(shù)字孿生體最重要的應(yīng)用場景。

4. 測試床和概念驗(yàn)證項(xiàng)目，既反映了利益相關(guān)方的訴求，也為數(shù)字孿生體、數(shù)字線程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)制定和實(shí)施推廣提供了有價(jià)值的輸入。

5. 除了數(shù)字孿生體本身的標(biāo)準(zhǔn)化工作，數(shù)字孿生體開始與其他應(yīng)用領(lǐng)域(如智慧城市)的頂層標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，助力相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)；并深入到CPS或物聯(lián)網(wǎng)的物理層(如智能傳感器)，為相關(guān)設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)提供支持。這些都從標(biāo)準(zhǔn)化的角度驗(yàn)證了數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室提出的“數(shù)字孿生體在第四次工業(yè)革命的工業(yè)化、城市化和全球化進(jìn)程中的遍在性”的觀點(diǎn)。

6. 從2018年IIC與德國工業(yè)4.0平臺(tái)的合作開始關(guān)注數(shù)字孿生體和資產(chǎn)管理殼之間的關(guān)系，到2019年ISO/IEC JWG 21成立“TF8數(shù)字孿生資產(chǎn)管理殼”任務(wù)組，說明兩者的關(guān)系越來越受到關(guān)注。

關(guān)于DT與AAS的關(guān)系，這兩個(gè)術(shù)語有收斂趨同的趨勢。德國有人認(rèn)為，DT的定義含糊不清；“孿生”這個(gè)詞的豐富語義來自DT概念的仿真模型背景，卻缺少與物理實(shí)體的接口；DT概念的發(fā)展，導(dǎo)致DT向AAS的靜態(tài)增強(qiáng)(……led to a static enhancement of the DT towards an AAS concept)。所以，強(qiáng)烈支持AAS。德國工業(yè)4.0術(shù)語表對(duì)DT的定義和注釋如下：

上面的看法加上這兩個(gè)定義和兩個(gè)注釋，估計(jì)除了德國人，不會(huì)有人滿意。雖然AAS的標(biāo)準(zhǔn)化工作走在DT前面，但AAS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)僅限于德國國家標(biāo)準(zhǔn)，這與DT標(biāo)準(zhǔn)化的多方參與不可同日而語；AAS的研發(fā)推廣應(yīng)用，目前以工廠環(huán)境為主，以德國和德系企業(yè)為主導(dǎo)，法、意兩國有參與，這與DT研發(fā)和應(yīng)用的遍地開花不可同日而語。如果這兩個(gè)術(shù)語最終趨同的話，那DT這一名稱的生命力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AAS，因?yàn)槭袌鲆呀?jīng)給出了回答。筆者在《為什么需要給數(shù)字孿生加上一個(gè)“體”字？》一文中回顧數(shù)字孿生體的概念發(fā)展史時(shí)感嘆，為一個(gè)概念起個(gè)好名字，有多重要。想當(dāng)初，既然DT能取代Grieves博士的信息鏡像模型等若干名字，那么可以預(yù)見，不遠(yuǎn)的將來DT將融合AAS一統(tǒng)天下，成為第四次工業(yè)革命的通用目的技術(shù)。

德國人對(duì)數(shù)字孿生體的誤讀或擔(dān)心都不是問題。數(shù)字孿生體的定義模糊正是接下來標(biāo)準(zhǔn)化工作的頭等大事；數(shù)字孿生系統(tǒng)將秉承開放架構(gòu)理念，不重復(fù)發(fā)明輪子，只要能解決問題滿足需求，一切現(xiàn)有成熟標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)都可作為數(shù)字孿生體的使能技術(shù)，當(dāng)然也包括AAS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

回到正題，面對(duì)復(fù)雜的使能技術(shù)體系、遍在的應(yīng)用領(lǐng)域、眾多的利益相關(guān)方，數(shù)字孿生體的標(biāo)準(zhǔn)化之路如何走？筆者利用IDEF0功能建模方法，嘗試給出數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化工作的頂層活動(dòng)(圖1)及其一級(jí)分解(圖2)，包括術(shù)語定義、架構(gòu)開發(fā)、體系規(guī)劃、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)制定、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)制定、驗(yàn)證項(xiàng)目研發(fā)等六大活動(dòng)，敬請各位專家指正。

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圖1 數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化工作的頂層活動(dòng)

圖2 數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化工作的一級(jí)分解

實(shí)際上，無論是數(shù)字孿生體，還是資產(chǎn)管理殼等其他技術(shù)，基本上都不是中國人的原創(chuàng)。面對(duì)大幕開啟的第四次工業(yè)革命，以及這樣一個(gè)支撐萬物互聯(lián)的綜合技術(shù)體系和數(shù)字經(jīng)濟(jì)智能時(shí)代的信息基礎(chǔ)設(shè)施，我們唯有走應(yīng)用創(chuàng)新和集成創(chuàng)新之路，借助標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)，加強(qiáng)各工作組中國代表團(tuán)之間的協(xié)同，加強(qiáng)國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研之間的協(xié)作，努力縮短與發(fā)達(dá)國家的差距。

參考文獻(xiàn)

1. Constantin Wagner et al. The role of the Industry 4.0 Asset Administration Shell and the Digital Twin during the life cycle of a plant [C]. IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, Limassol, Cyprus, 2017?

2. Industrie 4.0 Glossary [EB/OL]. https://www.plattform-i40.de/PI40/Navigation/EN/Industrie40/Glossary/glossary.html?

3. 段海波.為什么需要給數(shù)字孿生加上一個(gè)“體”字？[EB/OL]. 數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室微信公號(hào), 2019-11-21. https://mp.weixin.qq.com/s/R4TlaD1dxd9n2pyeu90oMg

4. 數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室. 數(shù)字孿生體技術(shù)白皮書(2019)[EB/OL]. 數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室微信公號(hào), 2019-12-27. https://mp.weixin.qq.com/s/kNo1fytd00Kvvi3LHUwy1A

作者簡介

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博士，安世亞太公司咨詢總工程師，數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室北美分部主任。

INCOSE CSEP (2017)，MATRIZ三級(jí)認(rèn)證 (2005)；ISO/TC184/SC4、SAC/TC159/SC4和SAC/TC28/SC7委員。

數(shù)字孿生體技術(shù)白皮書( 2019 )

2019年12月27日，數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室與安世亞太聯(lián)合正式發(fā)布了《數(shù)字孿生體技術(shù)白皮書(2019)》。

希望本白皮書能為業(yè)內(nèi)同行提供參考，對(duì)數(shù)字孿生體技術(shù)在中國的發(fā)展和應(yīng)用具有推動(dòng)作用。

----------------獲取方式----------------

1)關(guān)注數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室公眾號(hào)

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数字孪生体技术白皮书_数字孪生体的标准化之路的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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