以下文章來(lái)源于數(shù)字化企業(yè) ，作者e-works 吳星星
導(dǎo)讀
INTRODUCTION
近年來(lái)，隨著制造業(yè)全面開(kāi)啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型，亟需依托新一代信息技術(shù)打造全新的發(fā)展引擎，數(shù)字孿生技術(shù)作為信息技術(shù)發(fā)展的新焦點(diǎn)和眾多企業(yè)業(yè)務(wù)布局的新方向，能加速與數(shù)字、信息、通訊技術(shù)的融合，逐漸發(fā)展為一種基礎(chǔ)性、普適性的技術(shù)體系，其在裝備制造、汽車、化工、鋼鐵、制藥等行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景日益清晰。本文介紹了數(shù)字孿生的市場(chǎng)與應(yīng)用情況，并重點(diǎn)盤(pán)點(diǎn)了國(guó)內(nèi)外主流的數(shù)字孿生廠商與解決方案。
本文由e-works編輯部吳星星原創(chuàng)發(fā)布。
Part 01
數(shù)字孿生市場(chǎng)與應(yīng)用概覽
根據(jù)Grand View Research發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021年，全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模為74.8億美元，預(yù)計(jì)從2022年到2030年，年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到39.1%；另根據(jù)國(guó)外調(diào)研機(jī)構(gòu)MarketsandMarkets的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，到2023年數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到157億美元，到2025年將突破260億美元。從這兩份研究數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)字孿生市場(chǎng)很大，而我國(guó)又是世界上工業(yè)門(mén)類最為齊全的國(guó)家，本身就有豐富的制造業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)，數(shù)字孿生技術(shù)幾乎可以延伸到制造業(yè)的每一個(gè)場(chǎng)景。
自2020年以來(lái)，西門(mén)子、達(dá)索系統(tǒng)、PTC、Ansys、羅克韋爾自動(dòng)化、AVEVA等國(guó)際知名廠商不斷推進(jìn)數(shù)字孿生的落地，在多行業(yè)多領(lǐng)域開(kāi)展了具體的應(yīng)用實(shí)踐，驗(yàn)證數(shù)字孿生的應(yīng)用價(jià)值和可行性：
西門(mén)子運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)，對(duì)西門(mén)子數(shù)控（南京）有限公司新工廠的規(guī)劃方案進(jìn)行仿真建模，在虛擬環(huán)境中快速模擬未來(lái)工廠的運(yùn)行情況，以便在規(guī)劃階段就避免在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，與傳統(tǒng)的工廠規(guī)劃相比，該工廠從規(guī)劃到運(yùn)營(yíng)的總時(shí)間縮短近三分之一；
GE數(shù)字化風(fēng)場(chǎng)利用PTC的數(shù)字孿生解決方案，為風(fēng)場(chǎng)的資產(chǎn)、風(fēng)機(jī)等構(gòu)建數(shù)字孿生模型，對(duì)風(fēng)場(chǎng)資產(chǎn)建立關(guān)聯(lián)知識(shí)圖譜，以及構(gòu)建風(fēng)機(jī)設(shè)備可視化、風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、風(fēng)機(jī)健康診斷、風(fēng)機(jī)運(yùn)營(yíng)管理、風(fēng)機(jī)維修管理等APP，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新；
達(dá)索系統(tǒng)與中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)研究院將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用在京雄鐵路建設(shè)中，將開(kāi)山、修路等過(guò)程做仿真模擬，推演出對(duì)環(huán)境影響最小的綠色方案，最終實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)的三維數(shù)字化智能管理，創(chuàng)造出智能高鐵的“數(shù)字孿生”；
Ansys與阿里巴巴合作開(kāi)展了變壓器數(shù)字孿生項(xiàng)目，利用數(shù)字孿生技術(shù)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線電壓、電流、油溫和泵的設(shè)計(jì)流量，實(shí)時(shí)計(jì)算磁芯和線圈溫度，實(shí)現(xiàn)數(shù)字和物理變壓器的融合；
業(yè)內(nèi)某知名鋰電池生產(chǎn)企業(yè)與羅克韋爾自動(dòng)化合作，借助羅克韋爾自動(dòng)化Emulate3D數(shù)字仿真平臺(tái)的數(shù)字孿生體構(gòu)建功能和虛擬調(diào)試功能，實(shí)現(xiàn)1:1真實(shí)場(chǎng)景還原，并達(dá)到企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)增效降本的目標(biāo)；
AVEVA與挪威Aker Carbon Capture公司合作，基于數(shù)字孿生技術(shù)提供進(jìn)一步提升碳捕集和處理能力的整體解決方案，以實(shí)現(xiàn)其一體化工程設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)減少碳排放，推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
由此可見(jiàn)，數(shù)字孿生技術(shù)在制造業(yè)有著非常豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，貫穿產(chǎn)品的研發(fā)、制造、服役，乃至報(bào)廢回收再利用的全生命周期。其中，復(fù)雜裝備產(chǎn)品在運(yùn)行維護(hù)階段的數(shù)字孿生應(yīng)用價(jià)值最為明顯；在制造業(yè)工廠中，小到一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的零部件，例如機(jī)器人減速機(jī)，到裝備整機(jī)，例如工業(yè)機(jī)器人，再到自動(dòng)化產(chǎn)線，乃至整個(gè)車間、整個(gè)工廠，數(shù)字孿生技術(shù)也有諸多應(yīng)用場(chǎng)景，覆蓋不同的時(shí)空尺度。此外，數(shù)字孿生也可用于供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域，例如車間物流調(diào)度、運(yùn)輸路徑優(yōu)化等。
Part 02
國(guó)際主流數(shù)字孿生解決方案概覽
當(dāng)前，國(guó)際上主流的數(shù)字孿生解決方案廠商主要包括GE Digital、西門(mén)子、PTC、Ansys、達(dá)索系統(tǒng)、AVEVA、羅克韋爾自動(dòng)化、SAP、Altair、ESI Group、微軟、Maplesoft、Bentley、Unity等。在這些解決方案中，一些國(guó)際廠商基于自身的使能技術(shù)，打造了綜合性平臺(tái)來(lái)構(gòu)建數(shù)字孿生的應(yīng)用，例如GE的Predix、西門(mén)子的COMOS Platform、PTC的ThingWorx、Bentley的iTwin Platform；還有一些國(guó)際廠商則通過(guò)與多家廠商展開(kāi)合作，提供數(shù)字孿生所需要的完整解決方案，譬如達(dá)索系統(tǒng)與ABB、Ansys和羅克韋爾自動(dòng)化、Altair和ACROME、微軟和Ansys都曾進(jìn)行過(guò)數(shù)字孿生方面的合作。
國(guó)際主流數(shù)字孿生廠商和解決方案
Ansys Twin Builder是Ansys的數(shù)字孿生解決方案，三大核心功能是模型建模、驗(yàn)證和部署，重點(diǎn)研究和應(yīng)用領(lǐng)域可以概括為數(shù)字孿生生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)計(jì)階段的數(shù)字孿生、運(yùn)行維護(hù)階段的數(shù)字孿生、基于經(jīng)驗(yàn)公式的數(shù)字孿生、基于仿真的數(shù)字孿生五個(gè)方向。在2022R1新版本中，Ansys Twin Builder通過(guò)充分結(jié)合物理傳感器和虛擬傳感器，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科多領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真與數(shù)字孿生；通過(guò)Twin Deployer加速導(dǎo)出和部署數(shù)字孿生，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)性運(yùn)維，性能優(yōu)化等增值服務(wù)。
Ansys Twin Builder功能組成
（來(lái)源：Ansys）
AVEVA的數(shù)字孿生解決方案主要由工程、運(yùn)營(yíng)、績(jī)效相關(guān)的產(chǎn)品組合而成，包括AVEVA Unified Engineering、AVEVA Unified Operations Center、AVEVA Asset Performance Management、AVEVA PI System、AVEVA Process Simulation等軟件。AVEVA數(shù)字孿生解決方案貫穿整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，包括從設(shè)計(jì)、構(gòu)建到操作和維護(hù)。基于AVEVA數(shù)字孿生解決方案，可構(gòu)建離散數(shù)字孿生，例如單個(gè)資產(chǎn)、產(chǎn)品、人員和單個(gè)流程任務(wù)；也可構(gòu)建復(fù)合數(shù)字孿生，即將多個(gè)離散數(shù)字孿生結(jié)合在一起，形成更高水平的流程、功能和資產(chǎn)組；還可以構(gòu)建組織數(shù)字孿生，用于優(yōu)化更高階的企業(yè)級(jí)數(shù)字需求。
AVEVA劍維軟件的數(shù)字孿生產(chǎn)品組合
（來(lái)源：AVEVA）
Altair數(shù)字孿生解決方案基于Altair 數(shù)字孿生集成平臺(tái)——Altair Activate，融合物理孿生體和數(shù)據(jù)孿生，以支持整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的持續(xù)優(yōu)化。Altair Activate是一個(gè)多學(xué)科的系統(tǒng)仿真工具，融合了物理和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生應(yīng)用，幫助用戶在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期了解系統(tǒng)的整體性能并識(shí)別各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。此外，Altair與ACROME合作，基于3D+1D系統(tǒng)仿真，推出了有關(guān)數(shù)字孿生的機(jī)電教育套件；在2022年，Altair與LG Electronics (LG)達(dá)成合作，計(jì)劃促進(jìn)仿真自動(dòng)化平臺(tái)的研發(fā)與構(gòu)建，以及開(kāi)展用于開(kāi)發(fā)LG產(chǎn)品的數(shù)字孿生技術(shù)方面的實(shí)踐。
Altair數(shù)字孿生應(yīng)用案例（來(lái)源：Altair）
Bentley數(shù)字孿生解決方案以iTwin Platform為基礎(chǔ)，提供數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的決策和業(yè)務(wù)服務(wù)。iTwin Platform集成多種類型的原生數(shù)據(jù)格式，包括不同軟件廠商的三維模型、二維圖紙、實(shí)景模型、點(diǎn)云等，存儲(chǔ)在同一的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)提供地理信息的數(shù)據(jù)接口，建立真實(shí)的“工程數(shù)字孿生”。其中，iTwin Viewer提供了高精度、高性能的三維信息模型瀏覽，Data Validation提供數(shù)據(jù)校驗(yàn)服務(wù)，Version Compare提供數(shù)據(jù)變更管理和對(duì)比分析功能。此外，通過(guò)Bentley提供的iTwin.js開(kāi)源庫(kù)，用戶可以拓展自己的數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)接口。
iTwin Platform（來(lái)源：Bentley）
達(dá)索系統(tǒng)的數(shù)字孿生解決方案主要依托于3D體驗(yàn)平臺(tái)——3DEXPERIENCE，將CATIA、BIOVIA、SOLIDWORKS、SIMULIA、DELMIA等11款工業(yè)軟件集成到一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)字化創(chuàng)新環(huán)境中，可提供一個(gè)貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、交付、運(yùn)營(yíng)等整個(gè)業(yè)務(wù)流程的完整解決方案。目前，達(dá)索系統(tǒng)的3D體驗(yàn)平臺(tái)在中國(guó)商飛、中航工業(yè)、中國(guó)船舶、三一重工、阜外醫(yī)院等行業(yè)龍頭企業(yè)得到成功應(yīng)用，然后不斷地在其他行業(yè)中復(fù)制，幫助企業(yè)提升整體價(jià)值。
3DEXPERIENCE產(chǎn)品組合
（來(lái)源：達(dá)索系統(tǒng)）
ESI Group提出了混合孿生的數(shù)字孿生概念，是由虛擬和數(shù)字組成，主要優(yōu)勢(shì)是建立了一個(gè)額外的、互補(bǔ)的虛擬模型，該模型必須以物理為基礎(chǔ)，并描述因果關(guān)系。ESI Group現(xiàn)有的數(shù)字孿生解決方案是Hybrid Twin混合孿生技術(shù)，可以結(jié)合物理模型和實(shí)時(shí)接收的數(shù)據(jù)構(gòu)建特定模型，從而可以創(chuàng)建和預(yù)先認(rèn)證研發(fā)產(chǎn)品、驗(yàn)證產(chǎn)品的性能，還可以預(yù)測(cè)其在維護(hù)過(guò)程中的維護(hù)需求，成功減少研發(fā)階段的物理試錯(cuò)，以及后期的維護(hù)和安全問(wèn)題。ESI Group在電動(dòng)汽車部署Hybrid Twin混合孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車40%的續(xù)航里程增長(zhǎng)，同時(shí)提供了最高的座艙舒適度和安全性。
ESI Hybrid Twin介紹
（來(lái)源：ESI Group）
GE Digital的數(shù)字孿生解決方案是基于Predix平臺(tái)提供服務(wù)，整合Proficy、APM、OPM、iFIX、Historian等軟件服務(wù)，并將設(shè)備機(jī)理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)分析結(jié)合起來(lái)構(gòu)建數(shù)字孿生體。尤其，GE Proficy數(shù)字工廠軟件家族兼顧了工業(yè)應(yīng)用的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)整合了IT行業(yè)最新的先進(jìn)技術(shù)，有助于用戶更好地構(gòu)建和應(yīng)用數(shù)字孿生。目前，GE將已有的大量資產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)和模型疊加，通過(guò)Predix平臺(tái)，提供了一個(gè)通用的數(shù)字孿生體模型目錄，包括多個(gè)工業(yè)數(shù)據(jù)分析模型以及超過(guò)300個(gè)資產(chǎn)和流程模型。用戶可以利用現(xiàn)有的通用模型進(jìn)行模型構(gòu)建、仿真、訓(xùn)練，從而快速構(gòu)建數(shù)字孿生體，并可在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行或在云端大規(guī)模運(yùn)行，將模型推向使用端，然后再將它們產(chǎn)生的信息傳回云端。
GE Digital的電網(wǎng)數(shù)字孿生案例
（來(lái)源：GE Digital）
微軟的數(shù)字孿生解決方案是一系列與數(shù)字孿生相關(guān)的服務(wù)組合，是作為一個(gè)整體的Azure數(shù)字孿生服務(wù)集，包括Azure IoT、Azure Digital Twins、Azure Functions等工具。換句話而言，微軟所推出的數(shù)字孿生解決方案，不僅僅只具有單一的數(shù)字孿生技術(shù)服務(wù)能力，而是一個(gè)能夠與各種數(shù)字化平臺(tái)技術(shù)集成，構(gòu)建跨行業(yè)、且端到端就緒的數(shù)字孿生解決方案的開(kāi)放平臺(tái)服務(wù)。該解決方案可從智能制造、智能樓宇等行業(yè)“復(fù)用”到醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、教育、能源等行業(yè)，由此賦能并加速各行各業(yè)的企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
微軟數(shù)字孿生服務(wù)過(guò)程（來(lái)源：微軟）
Maplesoft數(shù)字孿生解決方案基于MapleSim軟件，提供一種不需要現(xiàn)場(chǎng)和物理機(jī)器就能設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化機(jī)器控制代碼的虛擬調(diào)試，實(shí)現(xiàn)基于仿真電機(jī)選型、PLC代碼測(cè)試、離線和在線仿真等，消除設(shè)備設(shè)計(jì)中的猜測(cè)。例如，OEM廠商可以虛擬復(fù)現(xiàn)問(wèn)題、診斷原因、并通過(guò)修改機(jī)器的控制代碼解決噪音、振動(dòng)、意外故障等問(wèn)題。此外，Maplesof還提供交鑰匙工程服務(wù)解決方案，幫助用戶創(chuàng)建數(shù)字孿生并實(shí)施虛擬調(diào)試，進(jìn)而診斷、修復(fù)和優(yōu)化機(jī)器性能。
使用MapleSim創(chuàng)建數(shù)字孿生
（來(lái)源：Maplesoft）
PTC的數(shù)字孿生解決方案是基于PTC的數(shù)字主線和數(shù)字孿生平臺(tái)，由Creo CAD數(shù)字設(shè)計(jì)平臺(tái)、Windchill PLM數(shù)字主線平臺(tái)、Vuforia增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)、Servigistics SLM服務(wù)生命周期管理平臺(tái)、Integrity ALM軟件生命周期管理平臺(tái)、ThingWorx物聯(lián)網(wǎng)與分析平臺(tái)等數(shù)字技術(shù)產(chǎn)品形成了整合的解決方案，打通了需求、采購(gòu)、質(zhì)量與管控、市場(chǎng)營(yíng)銷、制造工廠、售后和召回等產(chǎn)品生命周期涉及的所有業(yè)務(wù)部門(mén)，形成了完整的數(shù)字主線，幫助用戶創(chuàng)建其業(yè)務(wù)的數(shù)字和實(shí)體之間的閉環(huán)。
基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品研制及運(yùn)營(yíng)模式
（來(lái)源：PTC）
羅克韋爾自動(dòng)化的Emulate3D數(shù)字孿生解決方案，是通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)仿真建模，從而改進(jìn)系統(tǒng)規(guī)劃和決策的一款數(shù)字自動(dòng)化流程設(shè)計(jì)的仿真軟件。該軟件使客戶在交付最終設(shè)計(jì)之前，對(duì)機(jī)器和系統(tǒng)進(jìn)行虛擬測(cè)試，從而評(píng)估物理資產(chǎn)真實(shí)運(yùn)行的狀態(tài)和性能，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的快速部署，并避免設(shè)計(jì)、試運(yùn)轉(zhuǎn)和啟動(dòng)過(guò)程中的意外。需要指出的是，Emulate3D是羅克韋爾自動(dòng)化在2019年收購(gòu)的一款軟件，收購(gòu)之后也成為FactoryTalk DesignSuite工廠自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的一部分，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真和虛擬調(diào)試，還可以利用工廠的數(shù)字孿生模型對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，降低工廠運(yùn)營(yíng)的風(fēng)險(xiǎn)。
基于Emulate3D的原型機(jī)驗(yàn)證和虛擬測(cè)試
（來(lái)源：羅克韋爾自動(dòng)化）
西門(mén)子的數(shù)字孿生解決方案眾多，涵蓋從設(shè)計(jì)工具、虛擬仿真、制造運(yùn)營(yíng)管理到工業(yè)自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，其數(shù)字孿生相關(guān)的軟件產(chǎn)品有PlantSight、COMOS Platform、Xcelerator等。PlantSight是西門(mén)子與Bentley Systems聯(lián)合開(kāi)發(fā)的流程行業(yè)解決方案，它能將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)完整、一致且動(dòng)態(tài)的數(shù)字孿生，幫助企業(yè)做出快速、合理的決策；COMOS Platform具有各種功能模塊，覆蓋工廠全生命周期，從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、數(shù)字化移交到運(yùn)維、管理，都在同一個(gè)工程數(shù)據(jù)平臺(tái)上進(jìn)行，并且具有與AVEVA，SPI，PDMS等多種軟件通信的數(shù)據(jù)接口；Xcelerator是西門(mén)子于2022年發(fā)布的數(shù)字商業(yè)平臺(tái)，具有閉環(huán)的數(shù)字孿生、個(gè)性化配置、靈活開(kāi)放的生態(tài)等關(guān)鍵特征，可用于工業(yè)、樓宇、電網(wǎng)和交通領(lǐng)域不同規(guī)模的企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和價(jià)值創(chuàng)造。
西門(mén)子數(shù)字化孿生架構(gòu)圖（來(lái)源：西門(mén)子）
SAP數(shù)字孿生解決方案與SAP推出的統(tǒng)一商業(yè)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略相契合，利用實(shí)時(shí)ERP、先進(jìn)的分析和成功的網(wǎng)絡(luò)解決方案，譬如Ariba Network，SAP Asset Intelligence Network，SAP Logistics Business Network和SAP Fieldglass，并通過(guò)開(kāi)放和互聯(lián)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，交付整合信息，幫助企業(yè)打造韌性供應(yīng)鏈，提高敏捷性。同時(shí)，SAP 數(shù)字孿生解決方案也與SAP啟動(dòng)的Industry 4.Now戰(zhàn)略高度契合，借助“Industry 4.Now”，SAP將幫助企業(yè)打造一條真正的數(shù)字主線，貫穿智能產(chǎn)品和資產(chǎn)的整個(gè)生命周期，從設(shè)計(jì)到運(yùn)維，并將獲得的信息及時(shí)反饋到業(yè)務(wù)流程里。
SAP數(shù)字孿生解決方案在橋梁預(yù)測(cè)性維護(hù)的應(yīng)用
Unity數(shù)字孿生解決方案主要由Unity Reflect、Unity Manufacturing Toolkits（UMT）等產(chǎn)品組成。其中，Unity Reflect用于構(gòu)建數(shù)字孿生應(yīng)用；UMT是Unity于2022年正式發(fā)布的專為零基礎(chǔ)用戶定制的智能制造數(shù)字孿生工具包，旨在幫助無(wú)建模基礎(chǔ)與代碼撰寫(xiě)經(jīng)驗(yàn)的從業(yè)者迅速構(gòu)建智能制造數(shù)字孿生系統(tǒng)。UMT從模型自動(dòng)優(yōu)化處理、約束導(dǎo)入和動(dòng)作調(diào)試等基礎(chǔ)操作開(kāi)始建立對(duì)應(yīng)真實(shí)產(chǎn)線的虛擬模型，繼而用戶在可視化編程界面中輕點(diǎn)鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)信號(hào)與模型的綁定，同時(shí)，輔以UMT豐富的材質(zhì)、組件、模型和UI庫(kù)，用戶可構(gòu)建高質(zhì)量的虛實(shí)同步數(shù)字化柔性產(chǎn)線。
UMT數(shù)字孿生系統(tǒng)整體搭建流程
（來(lái)源：Unity）
Part 03
國(guó)內(nèi)主流數(shù)字孿生解決方案概覽
在國(guó)內(nèi)，主流的數(shù)字孿生解決方案廠商包括美云智數(shù)、華龍迅達(dá)、寄云科技、力控科技、精航偉泰、華力創(chuàng)通、同元軟控、優(yōu)也科技、觸角科技、子虔科技、優(yōu)锘科技、51world、卡奧斯、摩爾元數(shù)、易知微、木棉樹(shù)軟件等。由于中國(guó)數(shù)字孿生市場(chǎng)仍處于早期發(fā)展階段，且受限于建模、仿真和基于數(shù)據(jù)融合的數(shù)字線程等技術(shù)瓶頸，國(guó)內(nèi)數(shù)字孿生解決方案廠商目前主要針對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景或行業(yè)提供服務(wù)。
觸角科技的數(shù)字孿生解決方案是以感知MR/VR數(shù)字孿生協(xié)同平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)結(jié)合MR/VR人機(jī)交互技術(shù)、5G網(wǎng)絡(luò)與AI技術(shù)，為工業(yè)4.0、智慧城市背景下的數(shù)字孿生構(gòu)建了高效率、低成本的遠(yuǎn)程三維可視化協(xié)同工作平臺(tái)。觸角科技的數(shù)字孿生解決方案具有多重優(yōu)勢(shì)，包括采用5G+MR/VR，虛實(shí)融合流程引導(dǎo)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)協(xié)同工作，操作流程記錄共享，全局實(shí)時(shí)監(jiān)控，第一視角視頻指導(dǎo)，可視化場(chǎng)景快速制作，資源與數(shù)據(jù)云端管理，訓(xùn)練數(shù)據(jù)快速生成，真實(shí)場(chǎng)景算法遷移等。
利用感知MR/VR數(shù)字孿生協(xié)同平臺(tái)
實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景三維可視化
（來(lái)源：觸角科技）
華龍迅達(dá)木星數(shù)字孿生平臺(tái)（Jupiter Digital Twin Platform）是華龍訊達(dá)研發(fā)的基于物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在虛擬空間中完成映射。基于該平臺(tái)可反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程，數(shù)字工廠物理空間的控制、運(yùn)行、質(zhì)量、物耗、能耗等數(shù)據(jù)，在虛擬空間中建立實(shí)時(shí)鏡像進(jìn)行虛擬制造仿真，并將仿真結(jié)果作用于物理空間現(xiàn)場(chǎng)，助力企業(yè)提升資源優(yōu)化配置、生產(chǎn)過(guò)程控制、均質(zhì)生產(chǎn)保障、柔性制造和敏捷生產(chǎn)等能力。
設(shè)備數(shù)字孿生自動(dòng)完成故障報(bào)警及診斷
（來(lái)源：華龍迅達(dá)）
華力創(chuàng)通提供基于數(shù)字孿生體的數(shù)字工程解決方案，通過(guò)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用和集成創(chuàng)新，聚焦智慧+行業(yè)場(chǎng)景的創(chuàng)新應(yīng)用，服務(wù)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)和用戶數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時(shí)，華力創(chuàng)通數(shù)字孿生平臺(tái)具有“一網(wǎng)多端、中臺(tái)接入、多源驅(qū)動(dòng)、決策智能”特點(diǎn)，通過(guò)運(yùn)用新一代數(shù)字技術(shù)，結(jié)合“端邊云網(wǎng)腦”五位一體的底座平臺(tái)，對(duì)全域運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)匯聚、監(jiān)測(cè)、治理和分析，構(gòu)建典型通用的數(shù)字孿生系統(tǒng)，全要素感知輔助宏觀決策指揮。
華力創(chuàng)通數(shù)字工程業(yè)務(wù)全景圖
（來(lái)源：華力創(chuàng)通）
寄云科技為工業(yè)企業(yè)提供了基于數(shù)據(jù)智能的數(shù)字孿生開(kāi)發(fā)方案。一方面，寄云科技提供了工業(yè)數(shù)據(jù)采集和邊緣計(jì)算能力，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的采集和狀態(tài)監(jiān)測(cè)；另一方面，針對(duì)大型關(guān)鍵設(shè)備的故障診斷和預(yù)測(cè)，寄云科技提供了豐富的故障庫(kù)，以及基于機(jī)器學(xué)習(xí)的故障診斷、健康評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)能力；同時(shí)，還提供了工業(yè)數(shù)據(jù)建模工具以及工業(yè)可視化開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備可靠性、生產(chǎn)性能和效率等關(guān)鍵指標(biāo)的深度分析。此外，寄云科技還與安世亞太合作開(kāi)發(fā)基于仿真模型+物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)字孿生解決方案，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)且全面的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和關(guān)鍵指標(biāo)的性能預(yù)測(cè)。
寄云科技與安世亞太合作開(kāi)發(fā)的
數(shù)字孿生解決方案架構(gòu)（來(lái)源：寄云科技）
精航偉泰推出基于模型操作系統(tǒng)的數(shù)字孿生虛擬實(shí)驗(yàn)室ModelStudio，為用戶提供基于MBSE數(shù)字孿生的數(shù)字化產(chǎn)品集成開(kāi)發(fā)及仿真驗(yàn)證環(huán)境。用戶利用ModelStudio中的ModelBuilder組件，將不同維度的仿真模型以及不同尺度的子數(shù)字孿生體模型，編譯鏈接為系統(tǒng)的數(shù)字孿生體模型，完成航天器、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人以及無(wú)人車等智能無(wú)人裝備的數(shù)字孿生體設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過(guò)ModelStudio中的數(shù)字孿生體模型操作系統(tǒng)ModelOS組件，來(lái)運(yùn)行仿真用戶構(gòu)建的無(wú)人裝備數(shù)字孿生體模型，大幅提升智能無(wú)人系統(tǒng)的創(chuàng)新能力與研發(fā)效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)“所見(jiàn)即所得”。
基于數(shù)字孿生虛擬實(shí)驗(yàn)室ModelStudio產(chǎn)品的
應(yīng)用示范（來(lái)源：太空工廠）
卡奧斯的數(shù)字孿生解決方案是D3OS，該方案融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)物理世界與虛擬世界1：1的實(shí)時(shí)高保真的可視、可管、可預(yù)測(cè)。基于D3OS，企業(yè)可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)采集企業(yè)海量設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)據(jù)主線平臺(tái)匯集企業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、工廠設(shè)備數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、人員管理數(shù)據(jù)以及供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)等多方數(shù)據(jù)；通過(guò)工業(yè)智能平臺(tái)深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等人工智能算法，提供企業(yè)資源優(yōu)化配置策略和建議；通過(guò)數(shù)字孿生平臺(tái)實(shí)現(xiàn)高保真動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生效果的呈現(xiàn)。
卡奧斯D3OS數(shù)字孿生產(chǎn)品架構(gòu)
（來(lái)源：卡奧斯）
力控科技數(shù)字孿生工廠解決方案是通過(guò)集成三維可視化技術(shù)、快速建模技術(shù)、工廠設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)、攝像監(jiān)控技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字孿生工廠的整體管理。三維數(shù)字孿生工廠平臺(tái)將車間三維高精度模型、工藝流程、設(shè)備屬性、設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及工廠運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)等進(jìn)行融合，直觀地展示生產(chǎn)車間的工藝流程，實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)的遠(yuǎn)程控制管理，提高車間的運(yùn)營(yíng)管理效率。同時(shí)為客戶提供完整的、高附加值的產(chǎn)品解決方案，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能化與精細(xì)化管理。
中深層地?zé)崮芄┡瘮?shù)字孿生平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)圖
（來(lái)源：力控科技）
美云智數(shù)以工業(yè)仿真（MIoT.VC）系統(tǒng)為內(nèi)核，形成了工廠決策駕駛艙、基于權(quán)限的運(yùn)營(yíng)管理、車間級(jí)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)、設(shè)備狀態(tài)/視頻監(jiān)控、廠區(qū)鳥(niǎo)瞰總覽、物流路線可視化、產(chǎn)線數(shù)據(jù)可視化、員工操作VR培訓(xùn)等一系列數(shù)字孿生解決方案。在數(shù)字工廠建設(shè)方面，美云智數(shù)MIoT.VC采用“虛實(shí)聯(lián)動(dòng)+數(shù)字孿生”的形式進(jìn)行3D工廠布局和整體規(guī)劃，并不斷滾動(dòng)進(jìn)行仿真規(guī)劃設(shè)計(jì)、評(píng)估驗(yàn)證和更改。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，數(shù)字孿生工廠應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了設(shè)備聯(lián)機(jī)、虛實(shí)結(jié)合、真實(shí)互動(dòng)、設(shè)備故障預(yù)警和維修提醒。
數(shù)字孿生實(shí)踐價(jià)值（來(lái)源：美云智數(shù)）
摩爾元數(shù)的數(shù)字孿生解決方案基于Wis3D數(shù)字孿生系統(tǒng)，運(yùn)用WebGL技術(shù)、3D加速渲染，拖拽UI與3D模型庫(kù)，快速搭建虛擬應(yīng)用場(chǎng)景。Wis3D數(shù)字孿生系統(tǒng)具有“多類型終端適配、豐富的行業(yè)模板、高開(kāi)發(fā)效率、技術(shù)門(mén)檻要求低”等特點(diǎn)，可面向工業(yè)、能源、水務(wù)以及智慧地球、城市、園區(qū)等領(lǐng)域構(gòu)建三維可視化場(chǎng)景。通過(guò)與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成與融合，將物理車間進(jìn)行數(shù)字化鏡像，并對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、預(yù)測(cè)及優(yōu)化決策，Wis3D數(shù)字孿生系統(tǒng)可為企業(yè)柔性生產(chǎn)和快速?zèng)Q策提供技術(shù)支持。
Wis3D數(shù)字孿生系統(tǒng)介紹（來(lái)源：摩爾元數(shù)）
木棉樹(shù)軟件的數(shù)字孿生解決方案基于數(shù)字孿生引擎MMS3D，為Web可視化提供豐富的展現(xiàn)形式和視覺(jué)效果。數(shù)字孿生引擎MMS3D采用Javascript語(yǔ)言，基于mms3d圖形引擎和mmsDT-5.0可視化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，webgl標(biāo)準(zhǔn)B/S架構(gòu)，前端采用HTML5和JavaScript技術(shù)作為研發(fā)基礎(chǔ)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的二次代碼及模型、程序、操作手冊(cè)等項(xiàng)目源文件全部提供于客戶，既可部署在云端，也可本地化部署。通過(guò)聚焦工業(yè)數(shù)字孿生的生產(chǎn)管控、智慧城市的監(jiān)控運(yùn)維等可視化應(yīng)用領(lǐng)域，木棉樹(shù)軟件產(chǎn)品的模塊組態(tài)化形式可以滿足全要素智慧場(chǎng)景的構(gòu)建。
數(shù)字孿生引擎MMS3D架構(gòu)
（來(lái)源：木棉樹(shù)軟件）
同元軟控?cái)?shù)字孿生解決方案依托MWORKS平臺(tái)，通過(guò)MWORKS.Sysplorer和MWORKS.Syslab軟件進(jìn)行數(shù)字孿生體的建模和仿真，為企業(yè)提供數(shù)字孿生體機(jī)理-數(shù)據(jù)高精度模型開(kāi)發(fā)、管理、運(yùn)行和應(yīng)用服務(wù)。針對(duì)數(shù)字孿生體監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)測(cè)、優(yōu)化與控制典型應(yīng)用場(chǎng)景，MWORKS平臺(tái)提供可定義、可組構(gòu)、可交互的數(shù)字孿生應(yīng)用服務(wù)。該解決方案具有“多層級(jí)、多物理、多尺度高保真數(shù)字孿生體構(gòu)建，規(guī)范化、流程化數(shù)字孿生體評(píng)估，基于單一數(shù)據(jù)源的數(shù)字孿生體存儲(chǔ)與管理，組件化、服務(wù)化的場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)數(shù)字孿生體應(yīng)用”的特點(diǎn)。
同元軟控?cái)?shù)字孿生技術(shù)框架
（來(lái)源：同元軟控）
51world圍繞3D圖形及物理仿真構(gòu)建核心技術(shù)，打造了一個(gè)數(shù)字孿生PaaS平臺(tái)WDP，兩款SaaS產(chǎn)品——提升企業(yè)營(yíng)銷效率的元宇宙產(chǎn)品51Meet和幫助自動(dòng)駕駛訓(xùn)練的仿真產(chǎn)品51Sim，以及系列面向智慧城市、園區(qū)、交通等行業(yè)的數(shù)字孿生應(yīng)用51ISE、51TOC和51CIM。其中，數(shù)字孿生Paas平臺(tái)WDP是一款致力于為各行業(yè)提供“低門(mén)檻、高質(zhì)量”的數(shù)字孿生創(chuàng)作平臺(tái)，可以用無(wú)代碼的方式進(jìn)行編譯，并且在PC端、VR/AR端、手機(jī)端的應(yīng)用。
數(shù)字孿生PaaS平臺(tái)WDP架構(gòu)圖（來(lái)源：51world）
優(yōu)也科技的數(shù)字孿生解決方案是以大數(shù)據(jù)、人工智能、云原生為技術(shù)引擎，以基礎(chǔ)工業(yè)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng) Thingswise iDOS為內(nèi)核，通過(guò)數(shù)字孿生模型框架，高效整合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，形成面向基礎(chǔ)工業(yè)企業(yè)提升生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)水平、能源利用水平、設(shè)備運(yùn)營(yíng)能力等系列工業(yè)智能APP應(yīng)用系統(tǒng)。優(yōu)也科技基于數(shù)字孿生框架的分層解耦架構(gòu)，大大降低開(kāi)發(fā)難度，有效支撐工業(yè)數(shù)據(jù)、知識(shí)與應(yīng)用的重用復(fù)用與協(xié)同共建，實(shí)現(xiàn)由工業(yè)知識(shí)到模型、由模型到應(yīng)用的高效轉(zhuǎn)化。
基于數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用案例展示
（來(lái)源：優(yōu)也科技）
優(yōu)锘科技提供一站式數(shù)字孿生可視化管理平臺(tái)，利用數(shù)字孿生引擎和工具平臺(tái)——ThingJS低代碼開(kāi)發(fā)平臺(tái)、ThingJS零代碼開(kāi)發(fā)平臺(tái)、ThingStudio森工廠數(shù)字孿生工具鏈，在數(shù)字世界中“復(fù)刻”現(xiàn)實(shí)的實(shí)體對(duì)象，并進(jìn)行仿真、監(jiān)測(cè)、分析和控制，實(shí)現(xiàn)可視化、智能化、人性化、眾創(chuàng)化的創(chuàng)新管理模式。在制造業(yè)方面，優(yōu)锘科技智慧工廠管理平臺(tái)基于數(shù)字孿生的理念，集成工廠生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、安全、監(jiān)控、設(shè)備等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，結(jié)合三維仿真技術(shù)，創(chuàng)建虛擬數(shù)字孿生工廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的全域感知、鏡像再現(xiàn)，在數(shù)字孿生世界里構(gòu)建智慧工廠各類智能應(yīng)用。
森工廠ThingStudio數(shù)字孿生工具鏈
（來(lái)源：優(yōu)锘科技）
易知微的數(shù)字孿生解決方案以EasyV數(shù)字孿生可視化搭建平臺(tái)為核心，結(jié)合WebGL、3D游戲引擎、GIS、BIM、CIM等技術(shù)，助力各行各業(yè)快速搭建實(shí)時(shí)數(shù)字看板、數(shù)字駕駛艙、數(shù)字孿生等場(chǎng)景的可視化應(yīng)用，幫助客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。作為一款業(yè)務(wù)人員開(kāi)箱即用的低代碼可視化搭建平臺(tái)，EasyV主要由可視化編輯器、地理信息引擎、統(tǒng)一數(shù)據(jù)源管理這三部分功能板塊構(gòu)成。平臺(tái)內(nèi)置200+官方自研可視化標(biāo)準(zhǔn)組件素材，同時(shí)也接入了ECharts、Make A Pie等第三方開(kāi)源組件，素材廣場(chǎng)中還擁有超過(guò)1000+的行業(yè)應(yīng)用模板可供用戶直接使用。
EasyV數(shù)字孿生低代碼搭建平臺(tái)
（來(lái)源：易知微）
子虔科技推出的數(shù)字孿生協(xié)同平臺(tái)不僅可鏈接各種PLM、MBSE、CAX、BOM、ERP、MES、CRM系統(tǒng)，兼顧公有云及私有化部署，還可提供全面的應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口。同時(shí)，基于子虔科技數(shù)字孿生協(xié)同平臺(tái)打造的Zixel開(kāi)放平臺(tái)，由數(shù)字協(xié)同平臺(tái)Z-collaborate、數(shù)字空間平臺(tái)Zetaverse、以形搜形Z-matrix和數(shù)據(jù)輕量化處理服務(wù)Zeta.Realink組成，向合作伙伴及開(kāi)發(fā)者全面開(kāi)放，高效集成。此外，子虔科技的數(shù)字孿生云平臺(tái)，通過(guò)底層平臺(tái)將三維建模、數(shù)據(jù)中臺(tái)接入能力、異構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理能力、游戲級(jí)渲染、XR交互等眾多技術(shù)跨界整合，為傳統(tǒng)行業(yè)帶來(lái)價(jià)值。
數(shù)字協(xié)同平臺(tái)Z-collaborate核心功能
（來(lái)源：子虔科技）
Part 04
總結(jié)與展望
就現(xiàn)階段而言，盡管數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，需求日益高漲，但目前數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用還存在諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)，例如使用場(chǎng)景復(fù)雜導(dǎo)致的應(yīng)用深度不足，成熟度不高；由于數(shù)據(jù)采集設(shè)備的不一致性以及有限的時(shí)間同步精度，數(shù)字孿生技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生失真與噪聲；先進(jìn)算法和各類軟件的整合；數(shù)字孿生解決方案整體實(shí)施成本高昂，進(jìn)入門(mén)檻高；數(shù)字孿生的專業(yè)人才與技術(shù)研發(fā)力度有限。但是，隨著傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、軟件算法等技術(shù)的進(jìn)步，以及各大解決方案廠商對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的持續(xù)探索與完善，數(shù)字孿生必將為工業(yè)制造和未來(lái)生活帶來(lái)無(wú)限可能。
