近日，NVIDIA宣布推出多個(gè)生成式AI模型和藍(lán)圖，進(jìn)一步擴(kuò)展其Omniverse一體化平臺(tái)至物理AI應(yīng)用，如機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車和視覺(jué)AI等。NVIDIA Omniverse是一個(gè)提供API、SDK和服務(wù)的平臺(tái)，用于開(kāi)發(fā)適用于工業(yè)數(shù)字化和物理AI仿真的OpenUSD應(yīng)用。借助此平臺(tái)，開(kāi)發(fā)者可以將通用場(chǎng)景描述（OpenUSD）和RTX渲染技術(shù)集成到現(xiàn)有軟件工具和仿真工作流中，以構(gòu)建AI系統(tǒng)。

　　當(dāng)前，NVIDIA Omniverse的數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)涵蓋汽車、制造、建筑、能源、科學(xué)運(yùn)算仿真等多個(gè)行業(yè)，與西門(mén)子、微軟、羅克韋爾自動(dòng)化等企業(yè)建立了合作關(guān)系，這些合作涵蓋了工業(yè)制造、建筑設(shè)計(jì)、能源管理等多個(gè)領(lǐng)域和場(chǎng)景。在制造業(yè)，企業(yè)通過(guò)Omniverse平臺(tái)可以創(chuàng)建數(shù)字孿生來(lái)設(shè)計(jì)、模擬、構(gòu)建、運(yùn)營(yíng)和優(yōu)化整個(gè)資產(chǎn)及工作流程，提升運(yùn)營(yíng)效率并節(jié)省成本。

　　技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及進(jìn)步

　　據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)艾瑞咨詢預(yù)計(jì)，2025年，中國(guó)數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模將躍升至375億元人民幣。這一增長(zhǎng)背后，一方面是物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等多種前沿技術(shù)的集成應(yīng)用，使得數(shù)字孿生技術(shù)能夠進(jìn)行全方位的仿真和管理，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。

　　縱觀2024年，在數(shù)字孿生領(lǐng)域，有一些新的變化已經(jīng)發(fā)生。

　　仿真建模技術(shù)提升：仿真建模技術(shù)的提升加快了數(shù)字孿生計(jì)算速度及模型構(gòu)建效率，使得數(shù)字孿生模型更加精準(zhǔn)和高效。

　　XR技術(shù)完善：XR（擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）技術(shù)的完善帶來(lái)了新型人機(jī)交互模式，提升了數(shù)字孿生的應(yīng)用空間和交互性。通過(guò)XR技術(shù)，用戶可以在虛擬環(huán)境中與數(shù)字孿生模型進(jìn)行更直觀的交互和操作。

　　大數(shù)據(jù)與人工智能融合：大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的融合應(yīng)用，使得數(shù)字孿生能夠更高效地處理和分析海量數(shù)據(jù)。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，數(shù)字孿生可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和優(yōu)化，提高系統(tǒng)的智能化水平。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用使得數(shù)字孿生能夠?qū)崟r(shí)獲取物理實(shí)體的狀態(tài)信息。

　　通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字孿生可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等，為優(yōu)化決策提供數(shù)據(jù)支持。

　　新型計(jì)算架構(gòu)支持：隨著云計(jì)算、邊緣計(jì)算等新型計(jì)算架構(gòu)的發(fā)展，數(shù)字孿生的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力得到了顯著提升。這些新型計(jì)算架構(gòu)使得數(shù)字孿生能夠更高效地處理和分析數(shù)據(jù)，同時(shí)降低了對(duì)本地硬件資源的依賴。

　　此外，國(guó)家對(duì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和相關(guān)技術(shù)的重視，為數(shù)字孿生領(lǐng)域的發(fā)展提供了政策扶持和推動(dòng)。截至2024年1月，中國(guó)已有數(shù)字孿生相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)59項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)化工作推進(jìn)進(jìn)程明顯加快。

　　數(shù)字孿生正深度融入制造業(yè)

　　在制造企業(yè)中，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，如航空航天、汽車制造、機(jī)械設(shè)備等。通過(guò)構(gòu)建物理對(duì)象的數(shù)字映射，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)同步，數(shù)字孿生技術(shù)為制造業(yè)帶來(lái)了顯著成效。

　　在產(chǎn)品研發(fā)階段，數(shù)字孿生技術(shù)可以支持三維建模，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化的零部件設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì)，還能取代傳統(tǒng)通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研發(fā)方式，用計(jì)算、仿真等方式進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，從而簡(jiǎn)化、減少甚至取消物理實(shí)驗(yàn)，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品研發(fā)的可行性、成功率，并降低試制和測(cè)試成本。

　　在生產(chǎn)制造階段，數(shù)字孿生技術(shù)可以應(yīng)用于生產(chǎn)制造過(guò)程從設(shè)備層、產(chǎn)線層到車間層、工廠層等不同的層級(jí)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，系統(tǒng)地規(guī)劃工藝、設(shè)備和資源。同時(shí)，它還能實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各種異常和不穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)降本、增效、保質(zhì)的目標(biāo)和滿足環(huán)保的要求。

　　隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)如建模技術(shù)、渲染技術(shù)、仿真技術(shù)等也在持續(xù)突破：建模技術(shù)通過(guò)多種方法創(chuàng)建物理實(shí)體的數(shù)字模型，包括3D掃描、參數(shù)化建模和逆向工程等；渲染技術(shù)通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字模型的逼真視覺(jué)效果，例如基于物理的渲染、實(shí)時(shí)渲染和云渲染等；仿真技術(shù)則基于構(gòu)建好的3D模型，結(jié)合物理規(guī)律和機(jī)理，計(jì)算、分析和預(yù)測(cè)物理對(duì)象的未來(lái)狀態(tài)。

　　這些關(guān)鍵技術(shù)的突破使得數(shù)字孿生在制造業(yè)中的應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展，從最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)流程模擬到設(shè)備維護(hù)優(yōu)化，再到現(xiàn)在的智能制造、智能工廠等。下面，以工程機(jī)械企業(yè)中聯(lián)重科利用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建塔機(jī)智能工廠項(xiàng)目為例進(jìn)行闡述：

　　在數(shù)字化浪潮的推動(dòng)下，中聯(lián)重科積極致力于推動(dòng)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，其塔機(jī)智能工廠通過(guò)引入數(shù)字孿生技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠生產(chǎn)情況的全面感知和監(jiān)測(cè)。

　　在技術(shù)應(yīng)用方面，中聯(lián)重科在塔機(jī)智能工廠部署了3D可視化大屏，展示了從工廠到工位的多級(jí)可視化界面，管理者可通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊輕松切換場(chǎng)景，實(shí)時(shí)獲取各級(jí)3D模型和2D圖形信息，包括用途、進(jìn)度、運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)警告警等，實(shí)現(xiàn)快速?zèng)Q策。同時(shí)，中聯(lián)重科還構(gòu)建了多層級(jí)的數(shù)據(jù)指標(biāo)體系，涵蓋生產(chǎn)節(jié)拍、進(jìn)度、設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)檢結(jié)果等，全面反映工廠生產(chǎn)情況，便于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和問(wèn)題解決。

　　通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用，中聯(lián)重科塔機(jī)智能工廠的生產(chǎn)效率得到了顯著提升。例如，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)燈塔車間，集成了5條標(biāo)準(zhǔn)節(jié)智能化焊接生產(chǎn)線，投入了200余臺(tái)自動(dòng)化機(jī)器人和30余套AGV、RGV無(wú)人化搬運(yùn)小車。這些智能化設(shè)備的引入，使得產(chǎn)品成本不斷降低，生產(chǎn)效率大幅提升。

　　同時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用還使得中聯(lián)重科塔機(jī)智能工廠的產(chǎn)品質(zhì)量得到了有力保障。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)檢結(jié)果等信息，管理者可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，從而確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。

　　智能制造的產(chǎn)業(yè)鏡像

　　數(shù)字孿生是智能制造深入發(fā)展的必然階段和關(guān)鍵支撐技術(shù)。它通過(guò)構(gòu)建物理實(shí)體在虛擬世界中的精準(zhǔn)數(shù)字鏡像，實(shí)現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的緊密連接。這種連接為智能制造提供了前所未有的可視化、可預(yù)測(cè)和可優(yōu)化能力，包括但不限于以下幾類：

　　1、優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)

　　在設(shè)計(jì)階段，通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，工程師可以在虛擬環(huán)境中模擬產(chǎn)品的性能和表現(xiàn)，預(yù)測(cè)潛在問(wèn)題，并在實(shí)際生產(chǎn)前進(jìn)行優(yōu)化。這不僅縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，還降低了成本。

　　2、提升生產(chǎn)效率

　　在生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)字孿生技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備故障，提前進(jìn)行維護(hù)。通過(guò)模擬生產(chǎn)流程，還可以找出生產(chǎn)瓶頸，優(yōu)化生產(chǎn)布局，從而提高生產(chǎn)效率。

　　3、增強(qiáng)質(zhì)量控制

　　數(shù)字孿生技術(shù)可以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全程跟蹤和監(jiān)控，確保產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量穩(wěn)定。通過(guò)模擬不同環(huán)境下的產(chǎn)品表現(xiàn)，還可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品在實(shí)際使用中的性能，為產(chǎn)品改進(jìn)提供依據(jù)。

　　4、促進(jìn)供應(yīng)鏈協(xié)同

　　通過(guò)構(gòu)建供應(yīng)鏈的數(shù)字模型，制造企業(yè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供應(yīng)鏈的運(yùn)行狀態(tài)，并與上下游企業(yè)共享數(shù)據(jù)和信息，提高供應(yīng)鏈的透明度和協(xié)同效率。

　　當(dāng)前，數(shù)字孿生技術(shù)正在深刻改變著制造業(yè)的生產(chǎn)和管理方式。它通過(guò)構(gòu)建數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和場(chǎng)景支撐，為制造企業(yè)提供了全新的發(fā)展機(jī)遇和廣闊的市場(chǎng)空間。未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等前沿技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用也將更加廣泛和深入，推動(dòng)制造業(yè)向更高水平的智能化和數(shù)字化發(fā)展。

　?。ū疚木C合整理自NVIDIA、中聯(lián)重科以及艾瑞咨詢）

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