數(shù)字孿生體的標準化之路
近年來，特別是剛剛過去的2019年，作為第四次工業(yè)革命的通用目的技術(shù)，數(shù)字孿生體受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。這樣的關(guān)注，同樣也來自標準化組織。而且，與一般的新興技術(shù)（如大數(shù)據(jù)、云計算、5G等）不同，甚至與人工智能和物聯(lián)網(wǎng)這另外兩個第四次工業(yè)革命的通用目的技術(shù)也不同；上述這些技術(shù)在ISO、IEC或ITU都有專門的（聯(lián)合）工作組負責相關(guān)技術(shù)的標準化工作，而數(shù)字孿生體卻吸引了多個國際組織的多個聯(lián)合技術(shù)委員會、技術(shù)委員會和分委會的關(guān)注，從各自領(lǐng)域、各個層面出發(fā)，成立了多個數(shù)字孿生體相關(guān)的工作組（對比德國工業(yè)4.0中的資產(chǎn)管理殼，在各國際標準化組織中目前只有IEC/TC 65/WG 24這一個工作組以AAS命名）。這樣的態(tài)勢，在標準化領(lǐng)域?qū)崒俸币?，從一個側(cè)面證明了各方對數(shù)字孿生體在第四次工業(yè)革命中地位和作用的共識，同時也反映了數(shù)字孿生體標準化工作的必要性、緊迫性和復(fù)雜性。
在數(shù)字孿生體實驗室剛剛發(fā)布的《數(shù)字孿生體技術(shù)白皮書2019》初步總結(jié)數(shù)字孿生體標準化工作的基礎(chǔ)上，表1系統(tǒng)梳理了近年來數(shù)字孿生體的標準化歷程。?
表1 數(shù)字孿生體標準化相關(guān)活動（注：本表信息全部來自互聯(lián)網(wǎng)）
從表1可以看出：
1. ?韓國和美國是數(shù)字孿生體標準化工作的先行者。
2.ISO、IEC和IEEE三大組織全部介入數(shù)字孿生體的標準化。
3.工業(yè)數(shù)據(jù)（ISO/TC 184/SC 4和ISO/TC 184/AHG 2）和智能制造（ISO/IEC/JWG 21/TF 8）是數(shù)字孿生體標準化的兩個重要的切入點：前者關(guān)注系統(tǒng)全生命期的建模和仿真，后者關(guān)注IT和OT在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的結(jié)合這個數(shù)字孿生體最重要的應(yīng)用場景。
4. 測試床和概念驗證項目，既反映了利益相關(guān)方的訴求，也為數(shù)字孿生體、數(shù)字線程相關(guān)標準研發(fā)制定和實施推廣提供了有價值的輸入。
5. 除了數(shù)字孿生體本身的標準化工作，數(shù)字孿生體開始與其他應(yīng)用領(lǐng)域（如智慧城市）的頂層標準相結(jié)合，助力相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級；并深入到CPS或物聯(lián)網(wǎng)的物理層（如智能傳感器），為相關(guān)設(shè)備的優(yōu)化升級提供支持。這些都從標準化的角度驗證了數(shù)字孿生體實驗室提出的“數(shù)字孿生體在第四次工業(yè)革命的工業(yè)化、城市化和全球化進程中的遍在性”的觀點。
6. 從2018年IIC與德國工業(yè)4.0平臺的合作開始關(guān)注數(shù)字孿生體和資產(chǎn)管理殼之間的關(guān)系，到2019年ISO/IEC JWG 21成立“TF8數(shù)字孿生資產(chǎn)管理殼”任務(wù)組，說明兩者的關(guān)系越來越受到關(guān)注。
關(guān)于DT與AAS的關(guān)系，這兩個術(shù)語有收斂趨同的趨勢。德國有人認為，DT的定義含糊不清；“孿生”這個詞的豐富語義來自DT概念的仿真模型背景，卻缺少與物理實體的接口；DT概念的發(fā)展，導(dǎo)致DT向AAS的靜態(tài)增強（……led to a static enhancement of the DT towards an AAS concept）。所以，強烈支持AAS。德國工業(yè)4.0術(shù)語表對DT的定義和注釋如下：
上面的看法加上這兩個定義和兩個注釋，估計除了德國人，不會有人滿意。雖然AAS的標準化工作走在DT前面，但AAS相關(guān)標準僅限于德國國家標準，這與DT標準化的多方參與不可同日而語；AAS的研發(fā)推廣應(yīng)用，目前以工廠環(huán)境為主，以德國和德系企業(yè)為主導(dǎo)，法、意兩國有參與，這與DT研發(fā)和應(yīng)用的遍地開花不可同日而語。如果這兩個術(shù)語最終趨同的話，那DT這一名稱的生命力將遠遠大于AAS，因為市場已經(jīng)給出了回答。筆者在《為什么需要給數(shù)字孿生加上一個“體”字？》一文中回顧數(shù)字孿生體的概念發(fā)展史時感嘆，為一個概念起個好名字，有多重要。想當初，既然DT能取代Grieves博士的信息鏡像模型等若干名字，那么可以預(yù)見，不遠的將來DT將融合AAS一統(tǒng)天下，成為第四次工業(yè)革命的通用目的技術(shù)。
德國人對數(shù)字孿生體的誤讀或擔心都不是問題。數(shù)字孿生體的定義模糊正是接下來標準化工作的頭等大事；數(shù)字孿生系統(tǒng)將秉承開放架構(gòu)理念，不重復(fù)發(fā)明輪子，只要能解決問題滿足需求，一切現(xiàn)有成熟標準和技術(shù)都可作為數(shù)字孿生體的使能技術(shù)，當然也包括AAS相關(guān)標準和實現(xiàn)技術(shù)。
回到正題，面對復(fù)雜的使能技術(shù)體系、遍在的應(yīng)用領(lǐng)域、眾多的利益相關(guān)方，數(shù)字孿生體的標準化之路如何走？筆者利用IDEF0功能建模方法，嘗試給出數(shù)字孿生體標準化工作的頂層活動（圖1）及其一級分解（圖2），包括術(shù)語定義、架構(gòu)開發(fā)、體系規(guī)劃、基礎(chǔ)標準制定、應(yīng)用標準制定、驗證項目研發(fā)等六大活動，敬請各位專家指正。
圖1 數(shù)字孿生體標準化工作的頂層活動
圖2 數(shù)字孿生體標準化工作的一級分解
實際上，無論是數(shù)字孿生體，還是資產(chǎn)管理殼等其他技術(shù)，基本上都不是中國人的原創(chuàng)。面對大幕開啟的第四次工業(yè)革命，以及這樣一個支撐萬物互聯(lián)的綜合技術(shù)體系和數(shù)字經(jīng)濟智能時代的信息基礎(chǔ)設(shè)施，我們唯有走應(yīng)用創(chuàng)新和集成創(chuàng)新之路，借助標準化平臺，加強各工作組中國代表團之間的協(xié)同，加強國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研之間的協(xié)作，努力縮短與發(fā)達國家的差距。
安世亞太具有24年的研發(fā)信息化工業(yè)軟件開發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗、6年的工業(yè)品先進設(shè)計和增材制造經(jīng)驗，是我國工業(yè)企業(yè)研發(fā)信息化領(lǐng)域的領(lǐng)先者、新型工業(yè)品研制者、企業(yè)仿真體系和精益研發(fā)體系創(chuàng)立者，在國內(nèi)PLM、虛擬仿真及先進設(shè)計領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，提出了基于增材思維的先進設(shè)計和智能制造解決方案，聚焦于打造以增材思維為核心的先進設(shè)計與智能制造產(chǎn)業(yè)鏈，以全球視野和格局進行資源整合、技術(shù)轉(zhuǎn)化和生態(tài)構(gòu)建。
