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(shí)上，工業(yè)“元宇宙”或許離我們更近：互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)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(shí)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(duì)象創(chuàng)造一個(gè)虛擬“副本”。這一做法最早可以追溯到早期的太空項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)，美國(guó)國(guó)家航空航天局制造模型來(lái)監(jiān)測(cè)和修正航天器。隨著計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)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(shí)體環(huán)境中獲得這些數(shù)據(jù)，是非常困難的?！督?jīng)濟(jì)學(xué)人》預(yù)測(cè)，從工廠到汽車(chē)，萬(wàn)事萬(wàn)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(rèn)為，在強(qiáng)大計(jì)算能力和機(jī)器學(xué)習(xí)強(qiáng)化下，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界日益精密的數(shù)字模擬，將會(huì)優(yōu)化信息流和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。 數(shù)字孿生的產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，涉及到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、工程軟件管理、過(guò)程控制等，有時(shí)還涉及到人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)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(wàn)邦希望解決的問(wèn)題，是傳感器獲得數(shù)據(jù)后，如何推動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展。南洋萬(wàn)邦資深業(yè)務(wù)副總經(jīng)理王玨介紹，南洋萬(wàn)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(shí)環(huán)境當(dāng)中，通過(guò)傳感器收集各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，再進(jìn)行分析，從而預(yù)測(cè)工廠的生產(chǎn)故障和錯(cuò)誤，及時(shí)報(bào)告和解決。 過(guò)去，工廠在很多人心中只是一個(gè)將原材料輸入就能輸出形形色色成品的制造體系。德國(guó)政府于2013年正式提出的“工業(yè)4.0”概念，預(yù)示著整個(gè)制造業(yè)從工業(yè)3.0的信息化時(shí)代向智能化邁進(jìn)，工廠會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多像《變形金剛》里那樣的機(jī)械化設(shè)備，而數(shù)字孿生則讓工廠的數(shù)字化進(jìn)程更進(jìn)一步。 王玨認(rèn)為，智能制造尤其是智能工廠解決方案的難點(diǎn)在于，它其實(shí)是一個(gè)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(yùn)營(yíng)、管理等等。 另一方面，從服務(wù)升級(jí)的角度，在四五年前由零售渠道端率先推動(dòng)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(zhǎng)做的是把數(shù)據(jù)采集上來(lái)，接下來(lái)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(dòng)。”王玨說(shuō)。 在南洋萬(wàn)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(fù)責(zé)。 境騰科技CEO張力告訴界面新聞，他們借助實(shí)時(shí)3D游戲引擎Unity，對(duì)工廠內(nèi)部環(huán)境和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行可視化和模擬，然后在微軟的AR頭盔HoloLens等平臺(tái)上推出。目前在MR混合現(xiàn)實(shí)方案上，境騰科技是微軟大中華區(qū)首個(gè)金牌合作伙伴。 將數(shù)字孿生內(nèi)容進(jìn)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?dòng)浾呓榻B，剛開(kāi)始為微軟的AR頭盔HoloLens開(kāi)發(fā)AR應(yīng)用方案時(shí)，曾考慮多個(gè)開(kāi)發(fā)工具，最終選擇了游戲引擎Unity作為開(kāi)發(fā)工具。 Unity具有簡(jiǎn)易度高、跨平臺(tái)等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)Unity的開(kāi)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(jìn)行二次開(kāi)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(kāi)發(fā)工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字孿生產(chǎn)品，與游戲開(kāi)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(shí)體中的表面參數(shù)、尺寸、狀態(tài)，在虛擬世界中互動(dòng)、交互。 張力則指出，toC的游戲在場(chǎng)景設(shè)計(jì)時(shí)，更多是要考慮到用戶的游戲體驗(yàn)，而從toB的角度上，更多強(qiáng)調(diào)的是如何能夠準(zhǔn)確無(wú)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(lái)進(jìn)行仿真模擬，依次還有車(chē)間、流水線、工廠級(jí)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(jí)數(shù)字孿生將會(huì)產(chǎn)生不同價(jià)值，舉例來(lái)說(shuō)，如果工廠的操作員能夠轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)字模擬器中的旋鈕，測(cè)試提高運(yùn)行速度的方法，工廠就能以更高效率運(yùn)行，并減少浪費(fèi)。 英偉達(dá)則推出虛擬協(xié)作平臺(tái)Omniverse，從3D圖形設(shè)計(jì)和仿真切入數(shù)字孿生領(lǐng)域。英偉達(dá)中國(guó)區(qū)高級(jí)技術(shù)市場(chǎng)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(jī)械電子）或工業(yè)設(shè)計(jì)中，均有3D建模需求，英偉達(dá)長(zhǎng)期看好這一市場(chǎng)。 以汽車(chē)產(chǎn)業(yè)為例，汽車(chē)推敲設(shè)計(jì)時(shí)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行修改，不僅成本高，還有可能拉長(zhǎng)整個(gè)研發(fā)周期。在英偉達(dá)GPU系統(tǒng)幫助下，可以一定程度降低這方面的風(fēng)險(xiǎn)。 此外，工業(yè)軟件公司達(dá)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(cè)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(shí)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。 |
