数字孪生|在航空航天、电力、汽车等领域也具有广阔的应用价值和应用前景!
当前数字孪生已得到了十多个行业关注并开展了应用实践。除在制造领域被关注和应用外,近年来数字孪生还被应用于电力、医疗健康、城市管理、铁路运输、环境保护、汽车、船舶、建筑等领域,并展现出巨大的应用潜力。
综上所述,数字孪生已广泛被全球各行业、各背景、各层次的专家、学者和企业研究与应用,目前数字孪生在制造领域开展了较多的应用探索和落地实践,但在
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数字孪生:中、美、德,谁更热?
当前数字孪生在国内非常热,各相关会议几乎都有数字孪生的交流和报道,导致存在数字孪生在中国关注多,而国际上关注少的感觉。本文试图从数字孪生研究现状定量方面来剖析,分析数字孪生的国际研究现状,以供国内同行和感兴趣的专家学者参考。如图所示,德国、美国和中国在数字孪生论文发表数量上,近3年均处于前三名。从时间维度分析,中、美、德3国数字孪生研究可以分为以下3个阶段:
(1)2016年前,美国引领 数字孪生的概念诞生于美国,美国也是最早开展数字孪生研究与应用的国家,2011~2016年美国单年论文发表总数位居第一,2016年以前累计发表总数位居世界第一。早期,以 NASA、美国空军研究实验室等为代表的研究机构主要将数字孪生应用于航空航天的健康监测、运行维护、寿命预测等方面。近年佐治亚理工学院、国家标准技术研究所、宾夕法尼亚州立大学等研究机构在智能工厂、智慧城市、3D打印等方面开展了 应用探索。截止到2019年12月31日,美国累计发表数字孪生文章总数位居世界第二。
(2)2017~2018年,德国反超工业4.0是一个发展方向或战略,德国提出工业4.0后,一直在论证和寻求能让工业4.0落地的使能技术。数字孪生相对其他概念更易落地工程实施,正好契合德国工业4.0需求。工业4.0主要提出单位之一德国弗劳恩霍夫研究院的Sauer指出数字孪生是工业4.0的关键技术。以西门子、亚琛工业大学为代表的工业4.0主推和实施机构,开展了大量数字孪生研究与实践,发表了大量数字孪生文章,其中,亚琛工业大学发文数量位列 世界第一,西门子位列第三。
2017~2019年德国单年发表的数字孪生文章总量位居世界第一,截止到2019年12月31日累计发文总数已位居世界第一。
(3)2019年,中国迎头赶上与美国、德国相比,数字孪生在中国的研究和受关注相对较晚。
2017年1月《计算机集成制造系统》期刊上发表的“数字孪生车间:一种未来车间运行新模式”论文,得到国内学术界尤其是青年学者对数字孪生的关注,国内12家高校于2017年7月共同发起并在北航召开 “第一届数字孪生与智能制造服务学术会议”,大量高校学者开始关注数字孪生在制造中的研究与应用。会后来自15个单位的22位作者于2018年1月共同在《计算机集成制造系统》期刊上发表了“数字孪生及其应用探索”的论文,更多高校学者开始关注数字孪生。另一方面,随着工信部“智能制造综合标准化与新模式应用”和“工业互联网创新发展工程”专项,科技部“网络化协同制造与智能工厂”等国家层面的专项实施,有力促进了数字孪生的发展。此外,中国信息通信研究院、中国电子技术标准化研究院、赛迪信息产业(集团)有限公司、e-works数字化企业网、走向智能研究院、安世亚太科技股份有限公司、上海优也信息科技有限公司、工业4.0研究院等单位及其专家在数字孪生的概念、技术、标准、应用实践等方面开展了大量工作,为数字孪生在中国的推广与发展起到了重要作用。
各方因素促使了数字孪生在中国的快速发展,使2019年中国单年发表的数字孪生文章总量高达108篇位居 世界第二。截止到2019年12月31日,中国累计发表数字孪生文章总数位居世界第三。其中,2019年《计算机集成制造系统》上发表的数字孪生30篇,对数字孪生研究与发展起到了重要作用。