導讀：本文由德國電子系統技術及圖像處理研究所Rainer Drath撰寫，主要從數字孿生體角度再認識工業(yè)4.0，體現了與時共進的態(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)革命已經到來——將互聯網技術投入生產環(huán)境，并引入應用程序、軟件驅動的價值創(chuàng)造和網絡經濟的精神和思維方式。隨著這種新精神的出現，出現了大量的新術語，如數字孿生體、資產管理殼、工業(yè)4.0組件等等。

有趣的是，在這些新術語當中，有些概念在工業(yè)4.0的提出之前就已經存在了，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，不統一的術語會阻礙創(chuàng)新，例如“數字孿生體”一詞，目前有三種不同的解釋，這就突出了反映這個術語的含義已經演變的事實，而且實際上仍在發(fā)展。

2010年，美國國家航空航天局首次將數字孿生體（德語digitaler Zwiling）定義為一種模擬飛行器或系統的模型，該模型使用了現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的航天器或飛機的仿真模型，試圖在虛擬世界中盡可能地再現其物理行為。

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

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

這一解釋代表了目前最先進的技術水平，并擁有廣泛的工業(yè)領域受眾，從供應商到用戶。但實際上從技術實現的角度看，這仍然是工業(yè)3.0技術，雖然對很多用例都有效果，但它還不是工業(yè)4.0。

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

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

未來的數字孿生體可能包括一個仿真模型，也可能包含三維模型、數百個屬性、歷史數據、多個手冊、安裝指南、專有功能塊、聯動裝置、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，因為這當中甚至根本沒有仿真模型，例如靜態(tài)資產。

它將存儲在未來的工業(yè)4.0基礎設施中，可搜索、可瀏覽、可關聯，甚至有時會連接到與它對應的物理孿生體。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、認證工具、維護工具等都可以連接到數字孿生體，用于銷售、施工、認證、維護、模擬或優(yōu)化，有時客戶甚至會在購買實物資產之前很長時間就先行訂購其數字孿生體。此后只要有需要時，就可以將交付的真實設備與它們各自的數字孿生體關聯起來。

因此，數字孿生體將成為一種具有接口的強大電子數據對象：它將保存或引用所有的有用數據，一些數據將在語義上進行標準化（如屬性、幾何結構、拓撲結構），其他數據將具有專有性質（例如ABB功能塊）。

在內部，數字孿生體將通過專有接口與物理資產進行通信。然而，在外部，它將通過定義明確的I4.0接口進行通信。

未來的數字孿生體將結合數據和接口，類似于軟件驅動程序——但遠不止如此。它將是實物資產的多功能數字化對應體，嵌入在工業(yè)4.0生態(tài)系統中；它將是新一代應用程序和算法的接入點，也是未來工業(yè)4.0服務與現實世界之間的中介。

什么是資產管理殼？

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

這聽起來很像數字孿生體，該報告所提出的：AAS在其未來的完全增強版本中，將成為數字孿生體的同義詞。一旦數字孿生體的意義最終轉變?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組件即物理資產及其資產管理殼/數字孿生體。它是一個支持工業(yè)4.0的設備，可以在I4.0網絡中注冊，并通過工業(yè)4.0接口進行識別、瀏覽和處理。

最后，“數字孿生體”一詞的演變?yōu)榧磳⒌絹淼牡谒拇喂I(yè)革命提供了強有力的例證。未來的數字孿生體，將與云技術、應用程序和算法相結合，具有顛覆產業(yè)的潛力，因為它涉及到各行各業(yè)的方方面面。

未來一切皆有可能，而數字孿生體只是一個開始。