數(shù)字孿生工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化，開啟元宇宙新范式

    元宇宙可理解為一個(gè)平行于現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行的人造虛擬空間，連接虛擬與現(xiàn)實(shí)其中有真實(shí)的設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境，是一個(gè)能將所有人關(guān)聯(lián)起來的3D虛擬世界，用戶在元宇宙中擁有自己的虛擬身份和數(shù)字資產(chǎn)，可以在虛擬世界里盡情互動(dòng)，從事生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)并創(chuàng)造價(jià)值。功能上，元宇宙是一個(gè)承載虛擬活動(dòng)的平臺(tái)，用戶能進(jìn)行社交、娛樂、創(chuàng)作、展示、教育、交易等社會(huì)性、精神性活動(dòng)。元宇宙為用戶提供豐富的消費(fèi)內(nèi)容、公平的創(chuàng)作平臺(tái)、可靠的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、沉浸式的交互體驗(yàn)。元宇宙能寄托情感，讓用戶有心理上的歸屬感，用戶可在元宇宙體驗(yàn)不同的內(nèi)容，結(jié)交數(shù)字世界的好友，創(chuàng)造自己的作品，進(jìn)行交易、教育、開會(huì)等社會(huì)活動(dòng)。

    01、數(shù)字孿生與元宇宙的關(guān)系

    數(shù)字孿生與元宇宙對偶，是元宇宙在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的映射，可視為“工業(yè)元宇宙”。通過實(shí)時(shí)IOT數(shù)據(jù)在數(shù)字孿生模型中推動(dòng)工業(yè)全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)優(yōu)化，并持續(xù)通過數(shù)據(jù)修正和完善物理模型。技術(shù)層面，在工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，數(shù)字孿生在實(shí)時(shí)性、參與度和閉環(huán)性等方面提出了更高的要求，因此將會(huì)由許多獨(dú)立工具、平臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)施、協(xié)議等來支持其運(yùn)行。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、5G、云計(jì)算等技術(shù)成熟度提升，數(shù)字孿生有望逐步從概念走向現(xiàn)實(shí)數(shù)字孿生的本質(zhì)是設(shè)備可識(shí)別標(biāo)識(shí)、工程人員知識(shí)經(jīng)驗(yàn)及管理層關(guān)鍵決策在系統(tǒng)流程中的閉環(huán)傳遞，最終實(shí)現(xiàn)高水平的智能化轉(zhuǎn)型。

02、數(shù)字孿生的架構(gòu)

    數(shù)字孿生基于建模工具在數(shù)字空間構(gòu)建的精準(zhǔn)物理模型，運(yùn)用多種數(shù)字化技術(shù)集成應(yīng)用，并利用實(shí)時(shí)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而提升企業(yè)的綜合決策能力，推動(dòng)制造業(yè)全業(yè)務(wù)流程閉環(huán)優(yōu)化。

    連接層具備采集感知和反饋控制功能，是數(shù)字孿生賦能制造業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；映射層具備信息互通、模型互通和數(shù)據(jù)集市功能，基于信息模型構(gòu)建和融合實(shí)現(xiàn)工業(yè)通信優(yōu)化，打通數(shù)據(jù)孤島；決策層以低成本的方式將指令反饋至物理實(shí)體，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

03、數(shù)字孿生發(fā)展趨勢

    數(shù)字孿生深度、數(shù)字孿生維度和數(shù)字孿生顆粒度是數(shù)字孿生發(fā)展的三大方向。數(shù)字孿生深度指虛擬空間和物理對象同步映射的時(shí)間長度，可劃分為設(shè)計(jì)一體化、制造一體化、全生命周期優(yōu)化。數(shù)字孿生維度反映了孿生對象的復(fù)雜程度，是指個(gè)體孿生對象在通過組合形成系統(tǒng)孿生對象過程中，所占用實(shí)際物理空間的大小，隨維度不斷拓寬分為設(shè)備孿生、產(chǎn)線孿生、車間孿生、工廠孿生、城市孿生。數(shù)字孿生顆粒度指虛擬空間映射真實(shí)物理實(shí)體的特征及原理的準(zhǔn)確程度，隨精細(xì)度提升可劃分為描述級、分析級、決策級執(zhí)行級。

    數(shù)字孿生未來將向更精準(zhǔn)數(shù)字化映射的方向發(fā)展，對物理實(shí)體進(jìn)行映射時(shí)包含其名稱、外觀、工況、原理等不同組成部分，而每一部分亦可通過數(shù)字孿生技術(shù)在虛擬空間進(jìn)行重構(gòu)。

    多品種小批量離散制造業(yè)生產(chǎn)品種多、批量小，其產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、研發(fā)周期長，且設(shè)計(jì)仿真工具應(yīng)用普及率高。多品種小批量離散制造業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用集中于產(chǎn)品工藝、設(shè)備運(yùn)維和工廠管理方面，且閉環(huán)優(yōu)化的成熟度高于其他類型制造業(yè)組織多個(gè)供應(yīng)商協(xié)同開展設(shè)計(jì)可提升產(chǎn)品整機(jī)設(shè)計(jì)效率，為保證設(shè)計(jì)與制造的一致性，關(guān)鍵在于在研發(fā)初期定義產(chǎn)品工藝標(biāo)準(zhǔn)，為全面構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)奠定基礎(chǔ)；單一學(xué)科的仿真工具不能滿足多品種小批量離散制造業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)要求基于多學(xué)科聯(lián)合仿真可打破差異化研發(fā)工具接口和標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)模型的壁壘，構(gòu)建多學(xué)科耦合的復(fù)雜系統(tǒng)；數(shù)字孿生研發(fā)階段的各類模型與物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及AI分析相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可靠的設(shè)備運(yùn)維。