数字孪生:目前我国数字孪生行业正处于上升启动期,《“十四五”智能制造发展规划》提出,到2035年,达到一定规模以上的制造业企业会全面普及数字化和基本实现智能转型
数字孪生是以数据和模型为驱动,数字孪生体和数字线程为支撑的新型制造模式,能够通过实时连接、映射、分析、反馈物理世界的资产与行为,使工业全要素、全产业链、全价值链达到最大限度闭环优化。
一方面,数字孪生体是在虚拟空间构建的表征物理实体实时运行状态的虚拟实体,具备融合几何建模、仿真模拟、数据分析的全方位功能,扮演着综合分析决策的角色;另一方面,数字孪生在集成融合工业数据的过程中依赖于数字线程,数字线程是连接物理世界和数字孪生体的通道,也是多类数字孪生体间连接的通道,具备“在正确的时间,将正确的信息,以正确的方式,推送到正确的地方”的功能,数据集成和业务集成是其两大核心功能。
总之,数字孪生能够基于“单个数字孪生体”或基于“数字线程串联的多个孪生体集”,实现对“简单组件”到“复杂物理系统”的连接、映射、分析、反馈。IDC预测到2020年全球头部600家企业都会使用数字孪生来提供产品创新,Markets and Markets预测到2023年数字孪生市场规模将达到157亿美元,并以38%复合年增长率增长。
数字孪生技术架构涵盖五大支持和驱动要素,分别是物理世界的传感器和促动器、集成、数据和分析,以及持续更新的数字孪生应用程序。
1)传感器负责发出信号,数字孪生通过这些信号获取与实际流程相关的运营和环境数据;
2)集成是指传感器借助集成技术(如边缘计算、通信接口和安全)达成物理世界与数字世界之间的数据传输;
3)数字孪生涉及到的数据除了传感器信号提供的数据,还包括企业数据(如物料清单、企业系统、设计规范)、工程图纸、外部数据源连接以及客户投诉记录等;
4)分析是指数字孪生利用分析技术开展算法模拟和可视化程序,进而分析数据,提供洞见;
5)促动器的作用是开展实际行动和推进实际流程的开展,当分析结果确定应当采取实际行动,数字孪生将在人工干预的情况下开启促动器。
1)数据采集:综合利用卫星遥感、航空倾斜摄影测量、激光雷达测量等技术手段,囊括对地表、室内、地下、水下等全物理空间场景的三维数据采集;
2)数据生产:对采集所获得的原始数据,利用自动化建模工具进一步加工处理,生成对物理世界真实还原的三维建模。除了对环境的高精度虚拟重建,数字孪生数据更要有效承载各种业务流程;
3)应用服务开发:智慧城市、工业4.0和智能驾驶行业是先进数字孪生技术使用较多的行业,也是众多科技巨头重点布局的行业。
城市场景是数字孪生技术的主要应用场景之一。数字孪生城市的本质是城市级数据闭环赋能体系,通过数据全域标识、状态精准感知、数据实时分析等,来实现城市的模拟、监控以及控制,解决城市规划、设计、建设、管理、服务过程中的诸多问题。
数字孪生城市是智慧城市的进阶,将深度挖掘数据资源价值。我国智慧城市建设已经开展多年,信息化与智能化硬件遍布城市的各个地方,但是针对于数据的运用缺仍然不足,越来越多的城市已经意识到数据资源的重要性。AF Consult针对数字孪生城市的智能化程度提出了六个等级:
1)视觉城市第一级:城市建立了一个城市环境的数字模型,并模拟交通、噪声、光、粒子、风、水和设计监测数据;
2)数字阴影第二级:提供在线验证的模型,城市管理者可以通过数字技术模拟各类场景遇到的问题,并制定解决方案;
3)数字诊断第三级:提供诊断并跟踪设计的使用寿命;
4)智能预测第四级:数字孪生城市可以提供预测功能,为即将发生的事情制定解决方案;
5)自主学习第五级:数字孪生城市可以通过人工智能学习新知识,可以直观地获取城市管理者需要的数据,关键是发现人类错过的关系;
6)自动优化第六级:数字孪生城市具备自行评估并优化处理问题的能力,同时向城市管理者反馈。
我国各地区城市对于建设数字孪生城市热情高涨,纷纷提出各自的思路以及规划。2018 年《河北雄安新区规划纲要》中指出:坚持数字城市与现实城市同步规划、同步建设,打造具有深度学习能力、全球领先的数字城市。目前,新区正推进BIM 管理平台(一期)建设,平台采取GIS和BIM融合的数字技术,结合5G、物联网、人工智能等技术,逐步建立与实体城市完全镜像的虚拟世界。
此外,贵阳提出从花果园超大型社区治理、数博大道等小型城市生态为切入点,打造数字孪生城市;南京江北新区也提出,力争到2025年率先建成“全国数字孪生第一城”;浙江省也提出了制定“未来社区”九大场景,构建现实和数字孪生社区。根据IDC发布《全球半年度智慧城市支出指南》,IDC预测2023年全球智慧城市技术相关投资将达到1894.6亿美元;其中,中国智慧城市市场规模将达到389.2亿美元。
广州市商务局就《广州市关于推动电子商务高质量发展的若干措施》 公开征求意见,鼓励电商企业积极运用5G、云计算、物联网、大数据、区块链、虚拟现实、人工智能、数字孪生、超高清视频、无人机、机器人等创新技术,提升数字消费体验。支持电商企业针对选品、营销等环节开发软件服务系统,借助电商的数字化升级,推动商贸主体向数字化、网络化、智能化、服务化等方向发展。支持符合条件的电商企业申报国家高新技术企业。
大禹节水6月25日在互动平台表示,公司旗下控股子公司慧图科技是农业和水利信息化领域领先企业,水利部数字孪生流域建设先行先试应用案例推荐名录中唯一一家独立承担2个数字孪生项目的单位。今年以来,慧图科技在北京、新疆、宁夏、湖北、湖南、云南、黑龙江等20余省中标项目200余个。慧图科技1—5月订单合计约3.6亿元,同比增长93%。
来自英伟达的工程师表示,整个重工业正在经历大规模的转型,这种转变是通过构建现实物理空间的数字孪生工具来发生的,在AI的帮助下有助于提高生产效率并降低成本。在工厂实际被建设之前,可在虚拟世界中快速迭代,等于“由虚拟照进现实”,将带来制造业生产方式的重大变革。
经济日报文章称,未来,随着信息技术的不断发展和应用场景的不断拓展,社会资本在智慧城市公共服务体系建设方面有望迎来更加广阔的发展空间。更多社会资本参与智慧城市建设,通过数字孪生城市建设,打通城市数据血液,共同推动城市治理体系和治理能力现代化水平提升,让市民感受覆盖全域、连接万物的“全场景智慧”,为人民生产生活提供灵活敏捷、精准高效的智慧城市服务。
根据一份声明草案,欧盟和美国计划利用人工智能(AI)技术,来寻找广泛用于芯片生产的所谓永久化学品的替代物质。本周,美国-欧盟贸易和技术理事会(TTC)联合会议在比利时鲁汶举行,会议结论就包含了上述承诺。“我们计划继续寻找研究合作机会,在芯片中替代全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)的使用,”声明显示。“例如,我们计划探索使用AI能力和数字孪生来加速发现适当的材料,在芯片生产中取代PFAS。”PFAS有时也被称为永久化学品,是美国和欧洲污染关切的核心。此类物质工业应用广泛,但在人体、食物和水当中也存在,正如其名称所暗示的那样,此类物质需要很长时间才会分解。(彭博)
数字孪生可以帮助组织模拟真实情况及其结果,最终使其做出更好的决策。
卓易信息公告,公司拟与宜兴市大数据发展有限公司签署协议,将公司卓易计算云数据中心的部分资产出售,出售价格为3800万元。本次交易拟出售资产不涉及公司首次公开发行募投项目“基于大数据的卓易政企云服务产品系列建设项目”和“卓瓴数字孪生云平台建设项目”对云计算中心投入的服务器等核心资产。
工业和信息化部、国家发展改革委、金融监管总局近日联合印发《制造业卓越质量工程实施意见》,提出到2025年,新增贯彻实施先进质量管理体系标准企业5万家,新增质量管理能力达到检验级企业5000家、保证级企业500家、预防级企业50家,卓越级企业开始涌现。支持企业将产业链供应链上下游企业纳入质量管理体系,沿产业链明确质量指标与要求,实施质量技术联合攻关和质量一致性管控。支持企业开展基于或高于用户需求的质量设计,加强数字化设计工具应用,鼓励运用数字孪生、可靠性设计与仿真等技术开展新产品质量分析,实现关键质量指标的设计优化,应用人工智能等技术确定最优设计方案,提升智能化质量策划水平,从源头防止质量风险,解决质量问题。(工信微报)
10月30日,水利部在湖北省武汉市召开数字孪生三峡建设调度会,落实数字孪生水利建设现场会部署,检视数字孪生三峡建设进展,安排下一阶段重点任务。水利部副部长王道席强调,数字孪生三峡建设责任重大、使命光荣,各参建单位要贯彻落实水利部党组决策部署,在数字孪生水利相关规程规范的指导下,加大协调沟通力度,加快推进各项工作。要提高政治站位,加强统筹协调,聚焦场景应用,突出数据支撑,促进互利共享,确保安全可靠,密切跟踪指导,重视主体培育,务必廉洁节约,努力提高数字化素养,提升三峡工程综合管理能力,彰显“大国重器”担当。
为加快推进数字孪生先锋城市建设,深铁集团近年来大力推进城市轨道交通工程建筑信息模型(BIM)应用。截至目前,深铁集团所辖15条既有地铁线路100%完成BIM模型创建,成为国内首家全市域地铁运营线路BIM化的轨道交通企业。(深圳特区报)
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中国移动发布了自智网络创新的系列成果。一是挂牌第一批“自智网络协同创新实验室”,聚焦全栈国产化适配、数字孪生网络构建、CHBN业务质量智能保障、智能运维等自智网络关键技术领域开展攻关,为自智网络创新成果的研发孵化、产品转化和规模推广提供体系化保障。二是发布“智枢”网络域能力开放平台,以自智网络内生能力、数智化运维能力为根基,打造承载业务的智慧中枢,本次优先开放国内领先的政企专网运力地图、游戏与直播加速、安全攻击溯源等高价值能力50个,为前端和客户提供多样化供给,打造开放共享生态。(上证报)
水利部部长李国英20日表示,大力推进数字孪生水利建设,实现预报、预警、预演、预案功能,为水利决策管理提供前瞻性、科学性、精准性、安全性支持。水利部在五个方面大力推进数字孪生水利建设:大力推进数字孪生流域建设,大力推进数字孪生水网建设,大力推进数字孪生工程建设,大力推进业务应用体系建设大力推进网络安全工程建设。(新华网)
行动计划提出,建设“数实融合、同生共长、实时交互、秒级响应”的数字孪生先锋城市。建设一个一体协同的数字孪生底座、构建不少于十类数据相融合的孪生数据底板、上线承载超百个场景、超千项指标的数字孪生应用、打造万亿级核心产业增加值数字经济高地,建设国内领先、世界一流的智慧城市和数字政府,推动城市高质量发展。
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