耿倩 王蓓
随着新一轮科技革命和产业变革深入发展,大数据、云计算、人工智能、工业互联网等加快演进升级,我国已经加速迈入以数字化、网络化、智能化为主要特征的数字时代。山西大众电子信息产业集团准确把握机遇,按照山西省委同步推进“两个转型”战略部署,充分发挥云时代公司数字信息产业组织平台优势,进一步挖掘自身电子信息技术底蕴,瞄准市场需求和发展趋向,通过推动数字技术与产品业务的深度融合,深度开展数字孪生技术研发,为转型高质量发展聚势赋能。
最近一部火热的电影《流浪地球2》有这样一个场景,图博士为自己去世多年的女儿制作了一个数字人,电脑里的图丫丫会哭、会笑、会思考、能互动。这就是数字孪生人类,简单来说,数字孪生就是创造了一个数字版的“克隆体”。该剧中许多场景如指挥决策、战场重演也多次用到数字孪生技术。
数字孪生技术是近年来快速发展的一项前沿技术,它通过将物理世界中的实体建模成虚拟空间中的数字化双胞胎,实现对实体物体的实时监测、仿真、分析和控制。数字孪生技术的应用领域非常广泛,涵盖工业制造、航空航天、城市规划、医疗健康等众多领域。数字孪生既属于基础科学,也是一项应用领域非常广泛的技术。例如,可以来模拟汽车的设计和生产过程,以便更好改进生产效率和质量;可以模拟飞机和火箭的设计和运行,以便更好改进飞行效率和安全性;可以模拟建筑物的设计和施工过程,以便更好改进建筑效率和质量等;在智能制造领域,它可以实时监测设备的运行状态,预测设备故障,优化生产计划。还可以进行虚拟设备的仿真和实物设备的测试,提前发现问题并进行改进,这样就降低了产品在生产和制造过程中的试错成本。
数字孪生技术的魅力还在于展示的形式和普通软件不同,通过可视化,还原场景、人物,可交互等展示方法,直观、准确、生动的展示现实世界的一些工作状态,运行的场景……一方面所有信息一目了然展示清楚,另一方面这种直接生动的表现形式更容易为人所接受。
大众电子公司的技术(研发)中心从数年前就开始跟踪这项技术,中心通过完成军方的某型项目,接触到部队的相关需求,从而发现数字孪生技术同中心的三维仿真、模拟训练等自身固有的强势技术有相通之处,并且有更好的表现力和更综合的运算能力,直观、智能,更加便于战士操作也更易于掌握和理解,于是就开始了对该项技术的研究和更深层次的探索。
研发人员通过研究也发现,掌握了“数字孪生”这一手段,“自用”能丰富他们的技能水平,改进研发流程,降低試错成本;“应用”到军方项目、军民融合以及无人车项目上,可实现产品升级换代、提升产品价值。同时,就单单数字孪生的可视化、生动化、三维化等特点,还能应用到民用领域,前景市场非常广阔,值得探索。
大众电子技术(研发)中心始终将打造具有市场竞争力的数字核心技术为己任,在专业方向确定、领域资源分配、人才队伍建设、科研项目立项等方面向数字孪生技术倾斜,进一步加快数字技术创新应用,切实掌握数字技术发展主动权,培育新的经济增长点,助力大众电子形成竞争新优势。
数字孪生项目立项后,中心便成立了仿真室,专门开展数字孪生的深入探索。通过该团队成员们数年的学习探索、创新攻关和经验积累,中心已经完成某试验项目的前期工作,有效验证了设计的算法模型,取得了多项宝贵的试验数据。团队成员也通过自学,逐渐掌握了在数字孪生技术框架下的CAD建模、计算机指出支持的协同工作技术、知识的推理技术、设计过程管理和虚拟现实技术等,提升了平台整合能力、需求分析能力、项目策划能力,以及一些特定的工具的使用能力等。
在初步掌握数字孪生的技术及应用后,中心积极实践,陆续将该技术应用到预研项目中,尤其在大众电子最近重点研发的矿用无人车项目中,中心将数字孪生技术运用进去,为无人车提供精确制导,并实现观测的三维化等,提升了产品的价值。
中心工作人员表示,在目前所接触到的部分项目研发中,需方已经提出能否通过数字孪生技术模拟场景、验证数据等,为后续工作提供决策依据;在一些项目中数字孪生设计甚至已经成为部分项目的组成部分。这也无时无刻不在提醒大众电子,能否快速掌握这项核心技术,将是未来赢得市场竞争的关键一环。下一步,中心还将继续深入科研攻关,并通过市场化运作、项目推进,实现技术高效转化应用。