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理解数字孪生,你应该了解的33个问题

2年前 (2023-04-03)行业资讯
在制造业,从事产品设计的人士在使用数字孪生,从事产品仿真的人士在使用数字孪生,从事PLM的人士在使用数字孪生,从事设备故障诊断的人士在使用数字孪生,从事制造过程仿真的人士在使用数字孪生,从事制造过程管理的人士在使用数字孪生,从事产品售后服务的人士在使用数字孪生,甚至搞自动化、工业控制的人士也在使用数字孪生……

更让人神奇的是,数字孪生这一概念,迅速走出制造业,应用到了智慧城市、智慧交通、智慧农业、智慧医疗、智能家居等行业。


简而言之,数字孪生无处不在,无处不有,数字孪生似乎成为各行各业实现数字化的灵丹妙药。除了进行大量的数字孪生工程实践之外,各方人士(特别是国内)对数字孪生进行了大量的研究探讨,给出了关于数字孪生的各种解读。但现实是,无论是数字孪生的应用,还是数字孪生理论探讨,甚至是数字孪生起源,都存在着模糊甚至不同的意见。
在理解推广数字孪生方面,有三种诡异现象。

● 第一类是,并不关心数字孪生的内涵,而仅仅从数字孪生的作用角度来理解的。


● 第二类是,仅仅从孪生中的“孪”出发,来使用与推广数字孪生,而不关心技术上的可行性与经济性。


● 第三类是,虽然给出了数字孪生的定义,但在解决实际问题时,其给出的数字孪生的定义,与具体的技术方案并不一致。作者认为,概念内涵>>运作机理>>作用,是一个完整的体系,应该是知行合一的。

有鉴于此,本文依据当前数字孪生研究与应用的现状,尽可能从相对客观理性的角度出发,归纳出了理解数字孪生应该思考的三十三个问题。这三十三个问题,作者有自己的思考与结论,但为了不误导读者,或者让读者有先入为主的印象,本文不会给出自己的这三十三个问题的答案。
这三十三个问题,作者也不认为短期内会有完全一致的答案,但通过探讨这些问题的答案,可以让你走在——科学地理解数字孪生、缩小关于数字孪生认识方面的分歧、尽可能多地形成广泛共识的路上。这三十三个问题,同样也不是关于数字孪生的全部,欢迎读者提出更多的值得思考的问题。
  1. 数字孪生,是一种数字化哲学观点?是一种数字化理论?是一种数字化技术?是一种数字化方法或理念?还是兼而有之?为什么?

  2. 如果数字孪生是一种数字化理论,那么该理论解决了什么样的科学问题?该理论体系如何定义?与现有的各种数字化理论有何区别?

  3. 如果数字孪生是一种数字化技术,那么数字孪生是一种什么样的技术?是一种全新的数字化技术,还是现有数字化技术的升级?如果数字孪生是一种全新的数字化技术,这种新技术与已有的数字化技术的区别是什么?


  4. 如果数字孪生是一种方法,那么数字孪生是一种什么样的方法?是一种新的数字化方法,还是现有数字化方法的升级?如果数字孪生是一种全新的数字化方法,这种新方法与已有的数字化方法的区别是什么?

  5. 如果数字孪生是一种技术,那么数字孪生是一种普遍适用任何场景的通用技术?还是一种面向特定应用场景的专用技术?比如数字孪生城市与数字孪生车间,会用到同样的技术来实现吗?

  6. 如果数字孪生是指模型(包括几何模型、物理模型、行为模型、规则模型等多维多时空多尺度模型),那么数字孪生语境下的模型,与非数字孪生语境下的模型,比如仿真语境下的模型,有何区别?

  7. 如果数字孪生是指仿真,那么数字孪生语境下的仿真,与非数字孪生语境下的仿真,有何区别?

  8. 如果数字孪生是指物理对象的可视化,那么数字孪生语境下的可视化,与非数字孪生语境下的可视化,有何区别?是指2D CAD,3D CAD,AR,VR等中的之一,还是兼而有之?

  9. 如果数字孪生是指现实世界中物理对象在数字世界中的映射,那么我们常常提到的数字化,就没有采用现实世界中物理对象在数字世界中的映射这一方法了吗?如果采用了,两者之间有何区别?

  10. 如果数字孪生是指现实世界中物理对象在数字世界中的表示,那么我们常常提到的数字化,就没有采用现实世界中物理对象在数字世界中的表示这一方法了吗?如果采用了,两者之间有何区别?

  11. 在数字孪生的定义中,常常会出现虚实连接(或映射)这一概念。那么,这种虚实连接实现的基础或技术手段是什么?是否是指我们在数字化中常常提到的数据采集?物联网?或者工业互联网?

  12. 与数字孪生相伴随经常出现的数字主线(数字线程),如何定义?数字主线是一种方法或理念,还是一种技术?数字主线实现的基础手段与技术是什么?

  13. 数字孪生是否有适于各种应用场景的通用的技术标准?还是只有适合于特定场景下的技术标准?为什么?

  14. 如果数字孪生有适于各种场景的通用的技术标准,那么采用什么样的途径或步骤,花费多长时间,才能够制定出能够指导实际需要的数字孪生的技术标准?

  15. 如果只存在适合于特定场景下的技术标准?谁更适合制定这个技术标准?

  16. 数字孪生与数字化是什么关系?在不远的未来,数字孪生能否像数字化取代信息化一样,数字孪生逐渐取代数字化或数字化转型?

  17. 没有数字孪生,能否同样可以进行数字化的工程实践?有数字孪生,与没有数字孪生,对数字化工程的影响是什么?数字孪生会更好地指导我们的工程实践吗?为什么?

  18. 数字孪生是软件吗?软件是数字孪生吗?二者是等价的吗?如果数字孪生是软件,那么是指软件的全部,还是指软件的部分内容?

  19. 在制造业,我们从市场采购到的软件,或定制开发的软件,比如CAD、ERP、MES、SCADA、PLM等等,可否称之为数字孪生?如可以,那些软件可以称之为数字孪生?那些软件不可以称之为数字孪生?如可以,什么时间点之后的软件可以称之为数字孪生?什么时间点之前的软件不可以称之为数字孪生?为什么?

  20. 数字孪生的终极目标,是“孪生”物理对象的的本质属性或特征?还是“孪生”物理对象的功能即可?

  21. 数字孪生是“孪生”对象的全部内容?还是“孪生”对象的部分内容?如果“孪生”对象的部分内容,还可以称之为数字孪生了吗?为什么?


  22. 在未来,我们有可能构建一个生命体或人类大脑的数字孪生吗?如果能够构建出来,这个数字孪生,与人工智能是什么关系?是数字孪生取代人工智能?还是人工智能取代数字孪生?亦或是二者殊途同归?

  23. 数字孪生于CPS的联系与区别是什么?数字孪生能否取代CPS的核心内容?为什么?

  24. NASA、AFRL与Michael Grieves都给出了数字孪生的定义,这些数字孪生的定义是等价的吗?这些定义之间有本质性的区别吗?如果有,区别在哪里?

  25. 自NASA、AFRL与Michael Grieves给出了数字孪生的定义以来,国内外的各位学者、公司、IT供应商、咨询服务机构给出了不下百余种的数字孪生的定义。我们还需要更多的数字孪生定义吗?如果每个人都给出自己的数字孪生定义,那么数字孪生这个概念的存在还有普遍性意义吗?我们如何应对?

  26. 如果你认为当前已经有如此众多的关于数字孪生的定义,那么我们还可以在不明确自己的数字孪生定义的前提下,论述、讨论、使用数字孪生吗?

  27. 从工程应用的角度,我们能够一次性建立某个对象的全生命周期的数字孪生吗?建立某个对象的全生命周期的数字孪生,花费的时间成本与经济成本有多大?全生命周期的数字孪生,能够解决传统的信息孤岛问题吗?

  28. 数字孪生,从概念提出到火热,如果从Michael Grieves算起,经过了二十年左右的时间了;如果从NASA或AFRL算起,也经过了十年左右的时间。为什么会花费这么长时间?是因为数字孪生解决了一些之前人们解决不了的问题吗?这些问题是什么?

  29. 数字孪生已经应用到了众多的行业。在国内,数字孪生恐怕是仅次于工业互联网的新热点。那么数字孪生会是一种解决现实问题的无所不能的神器吗?数字孪生会有应用领域或应用场景的限制吗?为什么?

  30. 数字孪生,是推进智能制造或工业互联网的神器吗?如果是,背后的机理是什么?数字孪生,会成为国家战略吗?如果会,需要多长时间?

  31. 未来,数字孪生还会有一个被广泛接受的定义吗?真的像某些人说的那样,数字孪生已经烂大街了吗?

  32. 数字孪生是否会成为一门学科或专业?如果会,应该归属于哪一门学科或专业?是信息技术类别?

  33. 不同的学科、专业背景,会对人们理解数字软产生影响吗?如果有影响,这个影响有多大?


有一部电影叫《失恋33天》。说的是经过33天失恋后的经历,主人公重新认识了爱情的真谛,重新获得了爱情。作者期望,通过思考这三十三个问题,平均一天一个,你也能获得数字孪生的真谛,找到属于你自己的数字孪生。


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