【利元亨 | 演讲】利元亨：数字孪生驱动智能制造
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在工业互联网产业数字化大背景下，数字孪生（Digital Twin）作为近几年兴起的前沿技术，已经进入Gartner2019年十大战略技术趋势行列。
未来，物理世界中的各种事物都将可以通过数字孪生技术复制，孪生世界将在物理世界和数字世界之间建立准实时联系，实现物理世界和数字世界的互联、互通、互操作。事实上，数字孪生与建模仿真技术被称作智能制造业的下一波浪潮，工业4.0也要求，若要虚和实的互动以及相互增强，数字化模型必须先出现。
在此背景下，国内外主流厂商也提出了各自对于数字孪生的理解，并将数字孪生技术与自身业务融合，致力于打造出现实世界与虚拟世界融合的解决方案。
2019年12月 13日，在由高工机器人举办的“利元亨·高工机器人年会”上，利元亨研究院院长杜义贤发表了《数字孪生驱动智能制造》的主题演讲，从利元亨对于数字孪生的理解、数字孪生技术的落地探索和未来布局三个方面阐释了数字孪生在智能制造中的重要性。
“智能工厂离我们还是比较远，但是数字工厂离我们很近，数字工厂给智能工厂的实施和决策提供了很强的基础。”杜义贤说。
利元亨对数字孪生的理解
尽管已经成为世界公认的技术趋势，但到目前为止，数字孪生还未形成标准概念，就连国际上也欠缺对标准的定义。
事实上，数字孪生的由来并不陌生，从最早开始的2D绘图，数字化的信息在制造业已经开始呈现，再到后来的3D、有限元分析、数字样机等。“数字孪生就是将所有和生产相关的信息数字化呈现并保证生产过程数据没有中断，在此基础上，加入系统工具实现管理的可视化和可预测。”杜义贤指出。
在国外，数字孪生技术已经被应用到各行各业：新加坡开发整个城市的数据映射，专门用数字孪生技术来监测并改进其公用设施；美国国家航空航天局使用数字孪生监测其太空飞船的状态；通用电气和雪佛龙用数字化孪生体追踪风力发动机的运转情况。
杜义贤首先从设备三维模型、设备诊断系统和监测系统三个方面进一步阐述了利元亨对数字孪生技术的理解。
从设备的三维模型来看，这个模型不是简单用PDC、UG做的商务模型，而是要满足众多的数据共享并通过三维模型进行展示；从监测系统来看，所有的数据均来源于真实的场景，其中还涉及到数据的采集、数据的量、传感器的排布等；从设备诊断系统来看，采集数据最终是为了给决策提供支持。
“真正的数字化是为管理做辅助的，他最终解决的是管理的可视化和可预测性，在这个基础上再去谈智能制造。”杜义贤总结到。
作为集成商，利元亨运用数字孪生的意义在于：第一、缩短研发周期，实现快速交付；第二、快速换型，缩短换型时间；第三、提高可视化，解决检修的困难；第四、实现预测性分析，降低故障停机。
数字孪生存在哪些问题？
在杜义贤看来，目前数字孪生的落地还面临着三大问题：第一、模型的建立难度很大，因为要承载所有的采集数据，数据容量大则可以达到几个G，即便是打开都有困难，更别说实现数据的实时同步并驱动机器运转。
第二是数据的采集，采集的数据类型，采样的频率等都是需要解决的问题。他指出，以前这些数据采集是通过表格、饼图、柱状图的形式展示，但这样的形式不够直观；第三，行业没有标准，包括数据的格式、采集的方法、模型的格式等，各家的做法不一。
杜义贤特别提到了机器人应该采集哪些数据？他表示：一是状态参数，比如位置、姿态、位姿、速度、加速度、能量、载荷等这些感知数据；二是零部件的性能参数，包括间隙、磨损量等，通过表格形式的数据在数字孪生模型可以直观展示出来；三是性能偏差分析，比如运动轨迹的偏差等，性能参数的采集是为了建立数字模型，实现机器人的即插即用。
利元亨做了什么？
在数字孪生技术的落地实践中，利元亨一方面是将数字孪生平台用于3D虚拟调试以缩短项目的开发周期。“依托于数字孪生技术，程序员可以直接将写好的程序灌输到3D模型里从而驱动机器运行，这样极大地提升了设备落地的可靠性，缩短了研发周期。”杜义贤说。
另一方，利元亨也将数字孪生技术应用到可视化的方案中，其园区漫游技术就是从数字孪生技术衍生出来的，通过数字孪生展示的不只是一个机台而是整个园区的场景，目前已经在多个客户中实现落地。
园区漫游技术的一个重要作用就是监测机器运行的状况，一旦出现故障就会报警。“一旦哪个传感器出现问题，就可以在模型上高亮闪现，不用工程师排查，有问题可以直接解决。以前出现问题，工程师排查找到这个问题点往往需要耗费很长的时间。”
杜义贤指出，数字孪生技术最重要的应用是预测分析，这就像人体检一样，采集大量的数据是为了分析预测设备的故障情况，以提前做好更换的准备。“值得一提的是，信息的采集不仅仅来自于传感器，也来自于客户的信息系统，这也保证了信息来源的充分性。”
利元亨想要做什么？
未来，利元亨将从三个方面继续推进其数字孪生技术的落地：第一、打造数字孪生全生态链；
第二、共享数据，打造统一的数据接口方式；第三、成员之间共享，构建数字孪生体。
之所以要打造数字孪生全生态链，杜义贤表示，是因为在零部件厂商、本体厂商、集成商、客户这一整个产业链上，利元亨作为集成商起着承上启下的作用。“我们最接近客户，需要时刻了解客户最底层的需求并且提供完整的解决方案，我们也需要与上游供应商沟通，共同商讨解决方案。”
具体来讲，利元亨希望建立一个标准，打造统一的数据接口方式。“上个月，ISO和IEC召开了数字孪生的建立标准筹备委员会议，国际上已经做出了建立标准的行动，这也意味着数字孪生技术离大规模落地越来越近。”杜义贤说：“我们希望构建一个联盟，联盟之间信息是共享的，分模块去做数字孪生的模型，就跟现在的开源社区一样，在一个小的联盟当中，实现数据的共享，实现任务的合理分配，而不是一哄而上重复建设。”
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