導(dǎo)讀：本文由德國電子系統(tǒng)技術(shù)及圖像處理研究所Rainer Drath撰寫，主要從數(shù)字孿生體角度再認(rèn)識工業(yè)4.0，體現(xiàn)了與時共進(jìn)的態(tài)度。工業(yè)4.0研究院翻譯全文，供大家參考。工業(yè)4.0，下一次工業(yè)革命已經(jīng)到來——將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)投入生產(chǎn)環(huán)境，并引入應(yīng)用程序、軟件驅(qū)動的價值創(chuàng)造和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的精神和思維方式。隨著這種新精神的出現(xiàn)，出現(xiàn)了大量的新術(shù)語，如數(shù)字孿生體、資產(chǎn)管理殼、工業(yè)4.0組件等等。

有趣的是，在這些新術(shù)語當(dāng)中，有些概念在工業(yè)4.0的提出之前就已經(jīng)存在了，而且在工業(yè)4.0的新階段中正被悄無聲息地重新定義，從而引起了誤解和混亂。

但是，不統(tǒng)一的術(shù)語會阻礙創(chuàng)新，例如“數(shù)字孿生體”一詞，目前有三種不同的解釋，這就突出了反映這個術(shù)語的含義已經(jīng)演變的事實(shí)，而且實(shí)際上仍在發(fā)展。

2010年，美國國家航空航天局首次將數(shù)字孿生體（德語digitaler Zwiling）定義為一種模擬飛行器或系統(tǒng)的模型，該模型使用了現(xiàn)有物理模型來映射其飛行孿生體的壽命。其意義在于建立一個高度詳細(xì)的航天器或飛機(jī)的仿真模型，試圖在虛擬世界中盡可能地再現(xiàn)其物理行為。

隨著時間的推移，“數(shù)字孿生體”儼然成為一個熱門的營銷術(shù)語，用于各種機(jī)器或工廠的仿真工具。

由西門子公司發(fā)起的一場強(qiáng)有力的營銷運(yùn)動，為這個詞語提供了另一種解釋——動態(tài)3D模型，例如生產(chǎn)單元、機(jī)器或汽車，包括虛擬仿真。新的焦點(diǎn)是虛擬仿真及可見的3D模型。

這一解釋代表了目前最先進(jìn)的技術(shù)水平，并擁有廣泛的工業(yè)領(lǐng)域受眾，從供應(yīng)商到用戶。但實(shí)際上從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度看，這仍然是工業(yè)3.0技術(shù)，雖然對很多用例都有效果，但它還不是工業(yè)4.0。

演進(jìn)仍在進(jìn)行中。“數(shù)字孿生體”這一術(shù)語又一次慢慢地改變其含義。在數(shù)字化的未來，我們將需要把數(shù)字孿生體作為每個物理資產(chǎn)（例如：一個組件、產(chǎn)品或系統(tǒng)）綜合的物理和功能模型。

數(shù)字孿生體將逐步涵蓋相關(guān)資產(chǎn)整個生命周期中從構(gòu)思到工程、物流、操作、維護(hù)、循環(huán)利用和銷毀的全部有用信息。

未來的數(shù)字孿生體可能包括一個仿真模型，也可能包含三維模型、數(shù)百個屬性、歷史數(shù)據(jù)、多個手冊、安裝指南、專有功能塊、聯(lián)動裝置、狀態(tài)模型、警報裝置和事件定義等等。

聽到第一種或第二種解釋的朋友們可能會感到驚訝，因?yàn)檫@當(dāng)中甚至根本沒有仿真模型，例如靜態(tài)資產(chǎn)。

它將存儲在未來的工業(yè)4.0基礎(chǔ)設(shè)施中，可搜索、可瀏覽、可關(guān)聯(lián)，甚至有時會連接到與它對應(yīng)的物理孿生體。它不會隱藏在專有的仿真工具中。

銷售工具、仿真工具、工程工具、認(rèn)證工具、維護(hù)工具等都可以連接到數(shù)字孿生體，用于銷售、施工、認(rèn)證、維護(hù)、模擬或優(yōu)化，有時客戶甚至?xí)谫徺I實(shí)物資產(chǎn)之前很長時間就先行訂購其數(shù)字孿生體。此后只要有需要時，就可以將交付的真實(shí)設(shè)備與它們各自的數(shù)字孿生體關(guān)聯(lián)起來。

因此，數(shù)字孿生體將成為一種具有接口的強(qiáng)大電子數(shù)據(jù)對象：它將保存或引用所有的有用數(shù)據(jù)，一些數(shù)據(jù)將在語義上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（如屬性、幾何結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)），其他數(shù)據(jù)將具有專有性質(zhì)（例如ABB功能塊）。

在內(nèi)部，數(shù)字孿生體將通過專有接口與物理資產(chǎn)進(jìn)行通信。然而，在外部，它將通過定義明確的I4.0接口進(jìn)行通信。

未來的數(shù)字孿生體將結(jié)合數(shù)據(jù)和接口，類似于軟件驅(qū)動程序——但遠(yuǎn)不止如此。它將是實(shí)物資產(chǎn)的多功能數(shù)字化對應(yīng)體，嵌入在工業(yè)4.0生態(tài)系統(tǒng)中；它將是新一代應(yīng)用程序和算法的接入點(diǎn)，也是未來工業(yè)4.0服務(wù)與現(xiàn)實(shí)世界之間的中介。

什么是資產(chǎn)管理殼？

根據(jù)2017年在IEEE工廠自動化新興技術(shù)會議（ETFA 2017）上發(fā)布的《工業(yè)4.0資產(chǎn)管理殼和數(shù)字孿生設(shè)備在工廠生命周期中的作用》，它包含了資產(chǎn)的信息和I4.0接口。

這聽起來很像數(shù)字孿生體，該報告所提出的：AAS在其未來的完全增強(qiáng)版本中，將成為數(shù)字孿生體的同義詞。一旦數(shù)字孿生體的意義最終轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N解釋，它與AAS之間的差異就會消失。

什么是工業(yè)4.0組件？

工業(yè)4.0組件即物理資產(chǎn)及其資產(chǎn)管理殼/數(shù)字孿生體。它是一個支持工業(yè)4.0的設(shè)備，可以在I4.0網(wǎng)絡(luò)中注冊，并通過工業(yè)4.0接口進(jìn)行識別、瀏覽和處理。

最后，“數(shù)字孿生體”一詞的演變?yōu)榧磳⒌絹淼牡谒拇喂I(yè)革命提供了強(qiáng)有力的例證。未來的數(shù)字孿生體，將與云技術(shù)、應(yīng)用程序和算法相結(jié)合，具有顛覆產(chǎn)業(yè)的潛力，因?yàn)樗婕暗礁餍懈鳂I(yè)的方方面面。

未來一切皆有可能，而數(shù)字孿生體只是一個開始。