做真正的數字孿生 要闖多少關?

引言

《西遊記》中「真假美猴王」的故事,現實中也在上演。在城市治理和高端工業製造領域,「複製假猴王」「真假美猴王打擂台」的過程被稱為「數字孿生」。

數字孿生是通過虛擬空間對物理實體進行實時映射和交互的數字智能體。數字智能體可以實現對物理實體的實時監測、分析和優化,同時物理實體也會與數字智能體進行實時交互。

這就是泰瑞數創所做的事情。2004年,留學歸國的劉俊偉,創立了泰瑞數創科技(北京)股份有限公司(以下簡稱泰瑞數創)。20年過去,泰瑞數創的數字孿生業務覆蓋了城市治理、大型央國企的數字化智能化等領域,未來還將在高端製造民營企業的數字孿生上發力。

如今,在數據採集、建模、仿真、分析的數字孿生全鏈條上,都能看到泰瑞數創的身影。如果用「真假美猴王」類比,泰瑞數創擁有從採集「真猴王」的數據,建模出一個「假猴王」,通過仿真技術讓「假猴王」和「真猴王」的動作和思想實時同步,後續一起成長、互相控制,從而讓「花果山」變得更繁榮的全鏈路能力。

作為國內頭部數字孿生技術服務商,泰瑞數創堅持自研,旗下擁有城市、工業和國防數字孿生平台產品,承擔了科技部和工信部等多個國家級數字孿生重大專項。

除此之外,泰瑞數創聯合黑馬數字孿生孵化器共建了「三維空間數字孿生底座開發平台」,幫助更多創業者降低重覆開發成本,快速迭代創新產品,共同推動行業的發展。旗下子公司泰瑞數元也是黑馬數字孿生孵化器的在孵企業,專注於城市數字孿生和仿真應用。

01

數字孿生不是可視化

對於數字孿生,坊間有聲音認為,這不過是三維版本的PPT,用處只是給領導做彙報。面對這樣的誤解,劉俊偉有些無奈。「有些公司打著數字孿生的名號,做得僅僅停留在可視化層面,這種現象給我們行業帶來了很多困擾」。

2020年,元宇宙概念大火,一些傳媒公司、互聯網公司趁著風口,做起了可視化生意,卻包裝成數字孿生來吸引投資和訂單。元宇宙泡沫褪去,這些公司部分項目因無法交付導致尾款拖欠,甚至直接破產,最終將技術混亂和市場信任危機轉嫁給深耕數字孿生的企業。

泰瑞數創曾在一次競標中,輸給了做可視化的公司,只因他們的報價足夠低。「一個項目,泰瑞按照幾乎是成本價來報價,但可視化的報價是我們的十分之一,但其實都不是一個東西。」對行情不瞭解的客戶很容易做出選擇——選擇便宜的可視化方案。

如果用「真假美猴王」舉例,可視化僅僅能夠打造一個跟真猴王外表一樣的「假猴王」,但是這個「假猴王」既無法實現72變這樣的動態功能,也無法通過汗毛變出猴子大軍來參與實際操作。而真正的數字孿生則不同,它不僅能還原真猴王的外表,還能在思維、行為和功能上與真猴王完全同步。兩個「猴王」不僅武功水平一致,還能實時交互、共同進化,甚至通過彼此的聯動實現對物理世界的優化與控制。這種深度交互和實時同步的能力,正是數字孿生區別於傳統可視化的核心價值所在。

不過,這位客戶最終用行動重新做了選擇。那個中標的可視化公司最終給他們的方案徒有空架子,只能做數據展示,並不能參與到業務的生產、運維等環節。最後的結果是,在競標的5年後,那位客戶重新找到泰瑞,一切從頭再來。

數字孿生的核心在於對數據的分析、決策和預測,從而提高業務水平。數字孿生可貫穿業務的研發、生產、運維全過程。與只做可視化的公司相比,泰瑞有更高的技術水平,同時擁有20年在城市和工業領域的數字孿生項目經驗和技術積累,可以精確瞭解各個行業客戶的需求和痛點,並做出定製化解決方案。

從2004創業至今,劉俊偉從未被外界的噪音影響。他相信,真正的數字孿生可以為城市治理、智慧城市和高端製造業提供價值,會有越來越多的客戶選擇真正的數字孿生方案。

泰瑞數創曾為杭州富陽區打造城市治理解決方案。在過去,富陽區對老舊房拆除、改造一直採用網格員人工登記、再到街道分級彙報的模式來進行。這種方式的缺點在於不夠精準,且時間成本高,也是富陽區政府急需解決的痛點。

泰瑞數創通過整合建築信息模型(BIM)、地理信息系統(GIS)和物聯網(IoT)技術,為富陽區老舊房治理搭建數字孿生應用場景,一比一還原了一個數字版的居民區。這個數字孿生系統於2021年10月20日上線。上線僅1個月,系統就檢測到西堤路某房屋因為周邊施工挖掘影響產生了1.03°的傾斜。系統自動觸發了中風險預警。與此同時,系統檢測到傾斜角度在快速增加,這意味著房屋的危險係數極高,已經屬於D級危房。

在檢測到實時數據的變化趨勢後,系統自動升級為高風險預警,通知當地一網統管平台,第一時間啟動了響應機制,完成了預警到組織居民撤離的全過程。這件事一直激勵著劉俊偉,數字孿生不僅可以解決政府部門、企業的痛點,還可以真正造福群眾,以技術手段拯救了民眾的生命。

02

新技術與舊習慣的博弈

在搭建數字孿生智能體的過程中,數據處理是關鍵的步驟。只有完成這一步,才能進行接下來的建模、仿真和虛實互動等環節。

不過,數據處理在實踐中總是容易遇到問題。計算機作為機器,只能解譯理解結構化和語義化後的數據成果。而過去通過各種測繪採集手段獲得的數據都是以圖像、點雲等形態存在的,這些海量非結構化的數據對於計算機的認知分析都是不可用的數據。

為瞭解決這一難題,泰瑞提出空間數據的語義化標準。語義化就是指將機器看不懂的數據以標準化結構化的方式呈現,讓機器可以理解。

2018 年,泰瑞就開始推動施工數據、空間數據的語義化——語義化之後,對數據進行建模,計算機才能理解三維,接著進行仿真模擬。

標準讓用戶接受起來並不容易,在真正實踐下,需要很長的磨合週期。一線工程師已經熟悉了 幾十年非結構化、非語義數據生產的方式,改變並不容易。

傳統的力量足夠強大,想讓合作方改成用大數據來提高效率,這需要有博弈的週期。「我認為最終還是技術進步和市場的剛需會推動他們轉變生產模式。」劉俊偉對此仍保持樂觀。如今,空間數據的語義化在業內深入人心。這一步,泰瑞用了6年時間。

在實際的項目中,為了讓項目按照標準化的方式實施,泰瑞有時會做「虧本生意」。

不過劉俊偉認為,這是必須有的付出。困難主要來自對城市多部門的數據無法對齊,如測繪部門在採集數據時,對不同部門的大數據和人工智能等應用需求瞭解不深入,測量到的數據無法和各部門要求的數據需求同步。

這就導致了數據需要返工,來來回回做了3遍,每次都是大工程。這期間泰瑞的工程師們就要在實踐的過程中與應用部門不斷磨合。當時正處疫情管控的三年,劉俊偉帶著團隊30名骨幹在項目現場一待就是3年。

不過,劉俊偉很感謝這次項目經歷,坦言這件事情解決以後,後面都順了。正是在一次次項目中,讓語義化標準融入實踐,泰瑞數創才打造了數字孿生底座這樣的王牌產品。在後續開展的城市級項目中,數字孿生底座為泰瑞數創節省了大量的時間成本和項目預算。

03

垂直整合驅動數字孿生閉環

除了城市數字孿生項目,泰瑞在工業領域的數字孿生也有佈局。

在2020年,劉俊偉接受媒體採訪時便表示,我國未來工業數字孿生會有很大潛力。劉俊偉相信,隨著中國高端製造業的強大,數字孿生將輔助企業進行正向設計,為企業節省成本,這是很大的潛在市場。

新能源車企、低空經濟等行業,國內發展逐漸領先於國外。這也意味著在研發上,製造業企業將告別過去的拿來主義。從逆向研發轉向正向研發——畢竟領先者一定會是創新者,而不是追隨者。

正向研發設計離不開數字孿生。有了數字孿生,可以在正向設計的每一個階段,通過虛擬空間進行數字試驗,從而減少企業的投入成本。

高端製造業(如航空航天領域)中,大飛機、發動機等核心部件的物理樣機制造成本極高,且試驗風險大,不可能再做物理樣機來進行試驗。合理的方式是,企業在數字化驗證完成後,再在物理設備中投入量產。

從監測硬件到參與正向設計,從被動到主動,這是國內製造業的趨勢,也是泰瑞下一步的目標。

目前,泰瑞在工業數字孿生的微觀仿真、預測兩大環節的能力暫時不足。劉俊偉的解決方法是,採取產業鏈垂直整合策略推進能力升級。

劉俊偉表示,空間智能憑藉強大的數據處理與分析能力,能從海量工業數據中挖掘關鍵信息,而工業仿真能力可精準模擬設備運行與生產流程。二者結合,構建起”數字孿生+高端製造”的垂直閉環,可以形成「設計-製造-運維」全鏈條閉環。

除此之外,有了仿真引擎技術,泰瑞數創的城市數字孿生底座可以深度融合多物理場環境仿真能力,實現從靜態三維建模到動態城市運行模擬的躍升。

專注自研之外,整合產業鏈一直是泰瑞數創的發展戰略。2018年9月,泰瑞數創收購了上海航遙信息技術有限公司——遙感測繪儀器研發領域的甲級測繪航空攝影資質企業,完整了泰瑞在數字孿生全產業鏈佈局的首個關鍵節點-高精度數據採集環節的能力。

「我們在數字孿生的每個環節的核心技術都是自研的多一些,結合整合產業鏈的戰略,多年積累才在行業生態里取得了一定的優勢地位。」談及公司的發展,劉俊偉坦言每一個階段都有過至暗時刻,好在總能遇到曙光。

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