本專題將分上下兩篇沥阱，感興趣的朋友可以關(guān)注我們缎罢，及時獲取更新！

開始這個專題之前考杉，有必要先簡單介紹一下數(shù)字孿生策精，相比新基建，這個概念有點小眾崇棠。

數(shù)字孿生是什么咽袜？

數(shù)字孿生（Digital Twin）的定義并不復(fù)雜：為物理對象建立對應(yīng)的數(shù)字模型，該模型可以通過接收來自物理對象的數(shù)據(jù)而實時演化枕稀，從而與物理對象在全生命周期保持一致询刹。基于數(shù)字孿生抽莱，我們可以進(jìn)行分析范抓、預(yù)測骄恶、診斷食铐、訓(xùn)練等（即仿真），并將仿真結(jié)果反饋給物理對象僧鲁，從而對物理對象進(jìn)行優(yōu)化和決策虐呻。

近年來，隨著以智慧城市為核心的智慧產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展寞秃，數(shù)字孿生的概念也越來越炙手可熱斟叼，2016年開始，世界知名IT咨詢公司 Gartner 連續(xù)三年將數(shù)字孿生列為十大戰(zhàn)略科技發(fā)展戰(zhàn)略春寿，

Top Trends in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies （摘自中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院《數(shù)字孿生白皮書2019》）

Gartner top 10 strategic technology trends for 2019

數(shù)字孿生介紹結(jié)束谢床，讓我們回到主題：在新基建時代兄一，數(shù)字孿生將如何發(fā)揮作用？

新基建來了识腿，數(shù)字孿生將扮演怎樣的角色出革？

這一個多月來，想必很多人都或多或少地看到過“新基建”這幾個字渡讼。自疫情爆發(fā)以來骂束，國家對于新基建的重視程度顯著提升，在各類會議上進(jìn)行了多次強調(diào)成箫，由此引發(fā)了一輪熱潮展箱。

基于當(dāng)前經(jīng)濟形勢和技術(shù)發(fā)展水平，新基建主要聚焦于5G蹬昌、人工智能析藕、IDC、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)凳厢、特高壓账胧、城際高鐵和軌道交通以及新能源充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。我們簡單地將這些概念分一個類：

基于這個分類先紫，我們可以清晰地梳理數(shù)字孿生在新基建涉及領(lǐng)域中起到的作用治泥。

信息網(wǎng)建設(shè)

1）5G基建和大數(shù)據(jù)中心

數(shù)字孿生城市是相對成熟的產(chǎn)品，通過對城市的一切物理實體進(jìn)行虛擬仿真遮精，“克隆”出一座數(shù)字化城市居夹，使用者可以在虛擬場景中對城市管理進(jìn)行精細(xì)模擬和優(yōu)化，并將優(yōu)化反饋到實際場景本冲，這一特性在進(jìn)行5G基站和大數(shù)據(jù)中心建設(shè)時可以起到重要的作用准脂。當(dāng)然，不僅限于5G和數(shù)據(jù)中心檬洞，更多領(lǐng)域后文會提到狸膏。

數(shù)字孿生城市的幾個簡單建模

• 前期選址規(guī)劃時，規(guī)劃人員可以通過在虛擬場景中不斷調(diào)整位置來進(jìn)行模擬布局添怔，實現(xiàn)基站/數(shù)據(jù)中心選址和城市用地規(guī)劃雙贏的局面湾戳，甚至可以將仿真范圍擴大，實現(xiàn)地區(qū)級5G基站/數(shù)據(jù)中心的模擬規(guī)劃及運營以探索最佳的建設(shè)布局广料。
• 具體施工建設(shè)時砾脑，數(shù)字孿生通過對工程建設(shè)的流程進(jìn)行動態(tài)模擬，并在各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入系統(tǒng)時實現(xiàn)設(shè)備的逐一仿真艾杏，在虛擬場景中持續(xù)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬調(diào)整韧衣，反饋到現(xiàn)實場景中可以促進(jìn)資源配置優(yōu)化，實現(xiàn)建設(shè)效益最大化，并最終完成設(shè)施的整體建模畅铭，為后續(xù)的運營管理奠定堅實的基礎(chǔ)萧求。
• 后期管理運營時，相關(guān)人員基于數(shù)字孿生的描述顶瞒、診斷夸政、預(yù)測、決策等遞進(jìn)功能來完成管理運維工作榴徐，不僅可以在日常運維中守问，及時發(fā)現(xiàn)并處理各類故障，還可以更進(jìn)一步優(yōu)化5G基站/數(shù)據(jù)中心的運營管理方式坑资，大幅提升效率耗帕。

我們在基于數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)中心管理運營方面已經(jīng)推出了較為成熟的解決方案，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的三維可視化運營管理袱贮，幫助多個數(shù)據(jù)中心完成了智能化仿便、可視化管理系統(tǒng)的部署。

數(shù)據(jù)中心可視化管理系統(tǒng)部分功能

實際部署效果

人工智能和數(shù)字孿生技術(shù)有著密不可分的關(guān)系攒巍，事實上嗽仪，數(shù)字孿生系統(tǒng)本身就是基于機器學(xué)習(xí)框架來根據(jù)多重的反饋源數(shù)據(jù)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，從而幾乎實時地在數(shù)字世界里呈現(xiàn)物理實體的真實狀況柒莉，并能夠?qū)磳l(fā)生的事件進(jìn)行推測和預(yù)演闻坚。

數(shù)字孿生系統(tǒng)不斷學(xué)習(xí)的過程也是人工智能算法模型的改進(jìn)過程，數(shù)字孿生系統(tǒng)可以為算法模型訓(xùn)練提供良好的仿真環(huán)境兢孝，在不斷學(xué)習(xí)的過程中提高算法模型的準(zhǔn)確率窿凤，進(jìn)而幫助其更好地運用到實際場景中。兩者相輔相成跨蟹，互相促進(jìn)雳殊，可以預(yù)見，在新基建的號召下窗轩，數(shù)字孿生技術(shù)將與人工智能發(fā)展齊頭并進(jìn)夯秃，運用到更加廣泛的領(lǐng)域中去。

3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

在信息網(wǎng)建設(shè)中品姓，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字孿生的關(guān)系是最緊密的寝并。美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟將數(shù)字孿生視作工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的核心和關(guān)鍵箫措，德國工業(yè)4.0架構(gòu)中也將數(shù)字孿生作為重要內(nèi)容進(jìn)行了強調(diào)腹备。

目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是對設(shè)備的廣泛連接斤蔓，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的匯集植酥，繼而利用算法模型，對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，從而獲得對生產(chǎn)設(shè)備運行的認(rèn)知友驮，最后通過工業(yè)應(yīng)用結(jié)合業(yè)務(wù)邏輯漂羊，把分析得到的結(jié)論轉(zhuǎn)為最佳的決策并賦予其可執(zhí)行的行動，實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的整體優(yōu)化卸留。

很顯然走越，數(shù)字孿生在上述的每一個環(huán)節(jié)都起到舉足輕重的作用。

一個典型的虛擬工廠架構(gòu) (摘自中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院《數(shù)字孿生白皮書2019》)

工廠園區(qū)管理

數(shù)字孿生系統(tǒng)支持將工廠建筑以及周邊的環(huán)境進(jìn)行仿真建模耻瑟，并將員工旨指、車輛、基礎(chǔ)設(shè)施（比如路燈喳整、車位谆构、閘口、攝像頭框都、傳感器）等各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成到可視化管理平臺搬素，管理人員可以在平臺上完成對工廠內(nèi)部員工生活、人車進(jìn)出魏保、安防監(jiān)控以及樓宇自控等方面的便捷管理熬尺，并基于虛擬模型的分析和預(yù)測等進(jìn)行決策，制定更加合理的管理制度谓罗。

虛擬工業(yè)園區(qū)可視化管理平臺

進(jìn)入工廠猪杭，數(shù)字孿生技術(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造，對工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行虛擬仿真妥衣，包括但不限于研發(fā)設(shè)計皂吮、生產(chǎn)制造等流程。

• 在研發(fā)設(shè)計階段税手，系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)完成需求信息的采集和篩選蜂筹，在信息反饋獲取之后即可傳遞至CAD系統(tǒng)自動建模，并將模型傳遞至CAE（計算機輔助工程）軟件進(jìn)行性能評估及優(yōu)化芦倒，最終通過云服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行面向研究人員和用戶的大規(guī)模測試艺挪，至此完成產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)的全閉環(huán)流程，全流程在虛擬環(huán)境中完成兵扬，節(jié)省大量資源的同時大幅縮短了產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計的周期麻裳。

• 在生產(chǎn)階段，數(shù)字孿生將流水線進(jìn)行高精度仿真建模器钟，通過工業(yè)控制系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備的控制津坑，并驅(qū)動其完成產(chǎn)品制造；數(shù)字孿生具備的預(yù)測特性可以實現(xiàn)故障預(yù)測和分析傲霸，并進(jìn)行預(yù)維護(hù)疆瑰，提高生產(chǎn)的安全和可靠性眉反；在此基礎(chǔ)上，虛擬模型和物理實體可以隨時隨地進(jìn)行動態(tài)交互穆役，共享數(shù)據(jù)寸五，在算法模型的驅(qū)動下進(jìn)行自我學(xué)習(xí)、自我優(yōu)化耿币，不斷提升生產(chǎn)效率梳杏。

  
  
  工業(yè)生產(chǎn)虛擬仿真

工業(yè)經(jīng)營

在具體的生產(chǎn)制造流程之外，數(shù)字孿生技術(shù)同樣為工藝改進(jìn)和生產(chǎn)經(jīng)營提供了強大助力淹接。

• 數(shù)字孿生系統(tǒng)支持將工藝結(jié)構(gòu)以及設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系在虛擬環(huán)境中進(jìn)行拓?fù)涑尸F(xiàn)秘狞，并通過模擬生產(chǎn)過程來對工藝進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，通過該方式既可以迅速完成工藝的改進(jìn)蹈集，也避免了改良過程中大量的資源消耗烁试。

• 完成對工廠生產(chǎn)的虛擬仿真后，管理平臺可以輕松聚合各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)拢肆，比如產(chǎn)能减响、能耗以及流水線產(chǎn)出/損耗等，對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后可以評估經(jīng)營效益郭怪，并在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實時模擬經(jīng)營支示，去探索效益最大化的經(jīng)營方式，并最終完成對實際經(jīng)營活動的信息反饋鄙才，輔助經(jīng)營人員完成決策颂鸿。

  
  
  工業(yè)經(jīng)營仿真

  可以說，數(shù)字孿生技術(shù)為工業(yè)領(lǐng)域提供了“先知先覺”的管理方式攒庵。同樣是基于這種思路嘴纺，我們開發(fā)了工業(yè)可視化管理系統(tǒng)，利用數(shù)字孿生浓冒、物聯(lián)網(wǎng)栽渴、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)制造的智能管理，幫助許多行業(yè)的工廠（園區(qū)）完成了智能化改造稳懒。

  
  
  工業(yè)可視化典型案例

從上面的內(nèi)容可以看出闲擦，數(shù)字孿生技術(shù)的使用，不僅可以提升基建效率场梆，其強大的仿真墅冷、診斷、預(yù)測能力可以持續(xù)不斷地對建設(shè)工作進(jìn)行模擬和優(yōu)化或油，并為管理人員寞忿、研發(fā)人員以及實施人員等各類對象提供全生命周期（構(gòu)建、演化装哆、評估罐脊、管理定嗓、使用）的智能管理工具蜕琴。

篇幅所限萍桌，新基建與數(shù)字孿生的介紹至此告一段落，剩下的能源網(wǎng)和交通網(wǎng)建設(shè)將在下篇中繼續(xù)進(jìn)行說明凌简。感興趣的朋友可以關(guān)注我們及時獲取更新上炎，有任何的疑問也可以直接留言，我們會及時回復(fù)雏搂，下一篇再見藕施！