數(shù)字孿生| 還原智慧交通的“鏡像世界”

2014年，安東尼·湯森在《智慧城市》中寫道：數(shù)字變革并沒有使城市消失，世界各地的城市都在繁榮發(fā)展，因為新技術(shù)讓它們成為更具價值且更高效的場所。

近日，納兒科技與施耐德電氣就“數(shù)字孿生在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用”議題進(jìn)行了線下深入交流會談。

期間，施耐德電氣對其自主研發(fā)的數(shù)字孿生(Digital Twin）系統(tǒng)進(jìn)行了Demo演示講解，此系統(tǒng)目前已在全球各地被大型工業(yè)、制造企業(yè)廣泛應(yīng)用。此前一直在密切關(guān)注“數(shù)字孿生”應(yīng)用的納兒科技表示，數(shù)字孿生系統(tǒng)在工業(yè)化、醫(yī)療體系、智慧城市等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對公交信息化建設(shè)是一個積極的強(qiáng)信號。過去很多智慧公交以項目式推進(jìn)，解決具體行業(yè)的智慧需求，容易形成新的智慧“孤島”，數(shù)字孿生技術(shù)在公交行業(yè)的跨界引入，對一站式解決智慧公交所面臨的諸多問題將具有重大意義。

01. 什么是“數(shù)字孿生”？

數(shù)字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。簡單來說，數(shù)字孿生就是在一個設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個數(shù)字版的“克隆體”。這個“克隆體”，也被稱為“數(shù)字孿生體”。它被創(chuàng)建在信息化平臺上，是虛擬的。數(shù)字孿生體最大的特點在于：它是對實體對象（“本體”）的動態(tài)仿真。也就是說，數(shù)字孿生體是會“動”的。

而且，數(shù)字孿生體“動”的依據(jù)，來自本體的物理設(shè)計模型，還有本體上面?zhèn)鞲衅鞣答伒臄?shù)據(jù)，以及本體運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。換句話說，本體的實時狀態(tài)，還有外界環(huán)境條件，都會還原到“孿生體”身上。如果需要做系統(tǒng)設(shè)計改動，或者需要知道系統(tǒng)在特殊外部條件下的反應(yīng)，工程師可以在孿生體上進(jìn)行“實驗”。這樣一來，既避免了對本體的影響，也可以提高效率、節(jié)約成本。

02. 全生命周期 + 實時映射 +雙向互通

除了“會動”之外，數(shù)字孿生還有三大關(guān)鍵特性:“全生命周期”、“實時/準(zhǔn)實時”、“數(shù)據(jù)雙向流動”。

全生命周期，是指數(shù)字孿生可以貫穿產(chǎn)品包括設(shè)計、開發(fā)、制造、服務(wù)、維護(hù)乃至報廢回收的整個周期。它并不僅限于幫助企業(yè)把產(chǎn)品更好地制造出來，還包括幫助用戶更好地使用產(chǎn)品。而實時/準(zhǔn)實時，是指本體和孿生體之間，可以建立全面的實時或準(zhǔn)實時聯(lián)系。兩者并不是完全獨立的，映射關(guān)系也具備一定的實時性。雙向，是指本體和孿生體之間的數(shù)據(jù)流動可以是雙向的。并不是只能本體向?qū)\生體輸出數(shù)據(jù)，孿生體也可以向本體反饋信息。企業(yè)可以根據(jù)孿生體反饋的信息，對本體采取進(jìn)一步的預(yù)先行為，避免問題發(fā)生，實現(xiàn)問題預(yù)判和自動巡檢。

03. 數(shù)字孿生如何為公交賦能？

首先，“孿生新時代”這是一個總體性的建設(shè)綱領(lǐng)，這就解決了過往智慧公交缺失的從頂層設(shè)計入手的老問題，同時，這種平臺化的思路也杜絕了“孤島”系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)。在產(chǎn)品研發(fā)的過程中，數(shù)字孿生可以虛擬構(gòu)建車輛數(shù)字化模型，對其進(jìn)行仿真測試和驗證，模擬設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，和參數(shù)調(diào)整帶來的變化。數(shù)字孿生能夠有效提升產(chǎn)品的可靠性和可用性，同時降低產(chǎn)品研發(fā)和制造風(fēng)險。維護(hù)階段，數(shù)字孿生也能發(fā)揮重要作用。采用數(shù)字孿生技術(shù)，通過對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)采集和智能分析，可以預(yù)測維護(hù)工作的最佳時間點，也可以提供維護(hù)周期的參考依據(jù)。數(shù)字孿生體也可以提供故障點和故障概率的參考。
最后，5G和AI技術(shù)的融入：5G所帶來的大帶寬、低時延、廣覆蓋這種革命性的改變，加上AI技術(shù)賦能的智能化，讓公交可以獲得真正的“智慧”。

納兒科技攜手施耐德電氣：數(shù)字孿生賦能智慧交通

數(shù)字孿生為工業(yè)制造帶來的效率提升和成本下降是顯而易見的，而5G開啟的“萬物互聯(lián)”時代，將使人類的連接技術(shù)達(dá)到前所未有的高度。未來，在5G的支持下，云和端之間可以建立更緊密的連接。這也就意著，更多的數(shù)據(jù)將被采集并集中在一起，從而構(gòu)建更強(qiáng)大的數(shù)字孿生體。此次會談?wù)嚼_了雙方“數(shù)字孿生在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用”技術(shù)合作的序幕，旨在重塑公交信息化要素，打造以人為本的場景驅(qū)動，虛擬與現(xiàn)實、數(shù)字場景與物理場景的融合，以全新視角還原一個智慧交通的“鏡像世界”。