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为推动“工业元宇宙”落地,雪浪云干了这些大事!

2022/1/21    来源:e-works    作者:e-works  杨培      
关键字:工业元宇宙  数字孪生  工业互联网  雪浪云  
如今,雪浪云一方面正致力于为“工业元宇宙”发展提供基础设施与工具,另一方面也正致力于依托浙江大学高端装备研究院、雪浪工程院等机构,开展长期稳定的产学研协同创新与合作,为广大中小企业提供低成本的数字化转型解决方案,助力其更好地拥抱“工业元宇宙”时代。

    如果要盘点2021年度科技和资本领域的最火爆的话题,“元宇宙”当属其一。过去一年,“元宇宙”作为一个新奇概念迅速出圈,吸引了科技界、投资界以及学术界的广泛关注和研究,以及大量资本的涌入,并成为微软、Facebook、英伟达、百度等头部科技公司争相重点布局的业务领域。2021年也因此被称为“元宇宙”发展元年。与此同时,“元宇宙”概念与技术应用于工业领域,形成“工业元宇宙”,也引发了工业人对未来工业和未来制造的无限遐想。

    那么,前瞻2022年,“工业元宇宙”到底会如何发展?它会给未来工业和未来制造带来哪些变革或可能性?中小企业又该如何依托科技创新,拥抱“工业元宇宙”?1月8日,在由无锡雪浪数制科技有限公司举办的“2022雪浪云·工业元宇宙”论坛上,多位院士专家组成的“最强大脑”,共话工业元宇宙、科技创新与中小企业高质量发展,也让工业人对“工业元宇宙”有了更加清晰的认识。

        01 工业元宇宙,赋予未来制造无限可能

    “元宇宙”的英文为Metaverse,由前缀Meta(意为“超越、元”)和词根Verse(源于Universe,宇宙)组成,可以理解为超越宇宙,也可以理解为平行于宇宙的宇宙。简单来说,“元宇宙”是一个平行于现实世界又能与现实世界高度互通的虚拟世界,拥有完整运行的社会和经济系统,现实中的人能以数字化身形式进入虚拟时空中生活,并获得无限接近于真实的体验。

   “元宇宙”的概念,源于美国作家Neal Stephenson于1992年出版的科幻小说《雪崩》(Snow Crash)。该小说描述了一个平行于现实世界的网络世界,并将其命名为“元界”,所有的现实世界中的人在“元界”中都有一个网络分身。而这里的所说的“元界”,也即如今热议的“元宇宙”。“元宇宙”也被视为未来互联网的重要发展方向,并有可能成为继互联网、移动互联网、物联网等之后的下一代互联网技术。虽然现阶段“元宇宙”仍是一个不断演变、不断发展的概念;全面实现“元宇宙”也是一个极其漫长的过程。但是,阶段性的进步,也将促进游戏、金融、购物、远程办公、社交等众多行业与领域的发展,带来工作与生活方式等的改变和便捷。

   “工业元宇宙(Industry Metaverse)”是“元宇宙”概念和技术在工业领域的应用。通过将CPS(信息物理系统)、数字孪生与5G引发的AR/VR、AI计算机视觉、低时延远程控制等应用按照“元宇宙”的概念进行有机整合,便构建起了“工业元宇宙”。

顾佩华 汕头大学原校长、加拿大工程院院士

顾佩华 汕头大学原校长、加拿大工程院院士

    在汕头大学原校长、加拿大工程院院士顾佩华看来,相较于“元宇宙”,“工业元宇宙”更加务实和具体,也更有可能实现。这是因为“元宇宙”所依赖的底层支撑技术,如数字孪生、增强和虚拟现实以及区块链技术等,都是智能制造参与者所熟悉的内容,它有助于“工业元宇宙”的实际应用。而且,“工业元宇宙”能对工业数字化转型与智能化升级升带来诸多裨益。比如,“工业元宇宙”下的可适应设计,可为大型、复杂、昂贵的基础设施与装备设计、建造、维护、升级、改造等带来明显的效益,并减少不确定性。“工业元宇宙”平台环境及相关工具,将对复杂装备和系统设计、建造、运维、升级、再制造、重用、退役等全生命周期过程的建模仿真与优化提供新支撑。

       0产学研协同创新,推动“工业元宇宙”概念落地

    2021年12月28日,工信部等八部门联合印发了《“十四五”智能制造发展规划》,规划明确提出“‘十四五’及未来相当长一段时期,推进智能制造,要立足制造本质,紧扣智能特征,以工艺、装备为核心,以数据为基础,依托制造单元、车间、工厂、供应链等载体,构建虚实融合、知识驱动、动态优化、安全高效、绿色低碳的智能制造系统,推动制造业实现数字化转型、网络化协同、智能化变革”。

    规划同时还提出,要突破设计仿真、混合建模、协同优化等基础技术,攻克智能感知、人机协作、供应链协同等共性技术;推动数字孪生、人工智能、5G、大数据、区块链、虚拟现实(VR)/增强现实(AR)/混合现实(MR)等新技术在制造环节的深度应用,探索形成一批“数字孪生+”“人工智能+”“虚拟/增强/混合现实(XR)+”等智能场景;研发可穿戴人机交互设备等基础零部件与装置,以及融合数字孪生、大数据、人工智能、边缘计算、虚拟现实/增强现实(VR/AR)等新技术的新型智能制造装备。而这些关键技术与共性技术的突破、智能场景的探索与应用,以及基础零部件与装置和新型智能装备的研发,正是通往“工业元宇宙”的必经之路。也正如顾佩华院士所说,实现“工业元宇宙”,依赖于相关平台与工具、软硬件以及内容与场景的支撑。

    值得一提的是,在由上海市经信委印发的《上海市电子信息产业发展“十四五”规划》中则明确提出,“加强元宇宙底层核心技术基础能力的前瞻研发,推进深化感知交互的新型终端研制和系统化的虚拟内容建设,探索行业应用。”此外,江苏、浙江、武汉等多个地方省市也在积极布局、发展元宇宙技术及相关产业,试图抢占先机。

    然而,要实现“工业元宇宙”从概念到落地,一个非常现实也非常棘手的问题在于,如何才能建立从元宇宙底层核心技术基础能力的前瞻研发,到新型终端的自主研制,再到虚拟内容建设以及行业应用探索的良性合作与创新机制。虽然,产学研协同创新与合作,已被认为是通往“工业元宇宙”的灵丹妙药,但是,在实际合作过程中却也面临诸多问题与挑战,如校企合作需求存在差异、缺乏可操作的制度保障、合作方式有待进一步加深和探索等。那么,如何才能打通科技成果转化的“最后一公里”?

杨华勇 中国工程院院士、浙江大学高端装备研究院院长

杨华勇 中国工程院院士、浙江大学高端装备研究院院长

    对此,中国工程院院士、浙江大学机械工程学院院长、浙江大学高端装备研究院院长杨华勇给出的建议是,产学研合作要形成长期稳定的关系,“信任是基础、投入是保障、合作是关键”。事实上,如今,雪浪云一方面正致力于为“工业元宇宙”发展提供基础设施与工具,另一方面也正致力于依托浙江大学高端装备研究院、雪浪工程院等机构,开展长期稳定的产学研协同创新与合作,为广大中小企业提供低成本的数字化转型解决方案,助力其更好地拥抱“工业元宇宙”时代。

       0雪浪云为“工业元宇宙”提供基础性工具

    早在三年前,也即成立之初,雪浪云就将目光瞄准于未来10年乃至未来50年制造业所需要的技术能力进行储备,其关键核心是致力于帮助制造业实现数字化。为此,雪浪云创新性地提出了新时代的“E=MC²”公式,来描述制造业数字化的底层逻辑。

    据雪浪云CEO及创始人王峰介绍,“E”可以理解为赋能,甚至也可以理解为一个物理实体与数字虚体融合的制造空间。“M”代表Model,即工业模型。而公式中的两个“C”,一个代表“Computing”计算,另一个则代表“Coordinating”协同。也就是说,雪浪云自成立之初,就致力于构建工业数据、工业模型和工业知识,并通过与工业计算联合与协同的方式,建造一个虚拟的空间和环境,来解决制造业发展中所面临的不确定性和不可一致性问题。

王峰 雪浪云CEO 及创始人

王峰 雪浪云CEO 及创始人

    而实际上,这也与当前火热的“工业元宇宙”的概念不谋而合,其目的都是通过模拟推演,来解决当今制造业所面临的市场环境多变、个性化诉求以及生产制造的不确定性增加等问题与挑战,极具前瞻性。

    而且,在王峰看来,在“工业元宇宙”的概念与技术框架下,内容的生产主要依托于数字孪生的基础架构体系;而网络环境的互联,数据的互联以及工业知识的互联,则是由工业互联网提供支撑。因此,作为工业互联网平台和数字孪生技术提供方,雪浪云为“工业元宇宙”的发展提供基础性的工具——雪浪OS数据智能系统。雪浪OS由雪浪虎符、雪浪算盘、雪浪河图与雪浪共工四大组件构成,致力于用数据、模型与工业知识,帮助工程师与科学家解决工程难题。

雪浪OS数据智能系统

雪浪OS数据智能系统

    值得一提的是,过去一年里,雪浪云为“工业元宇宙”所打造的新工业软件,在装备数字孪生、离散行业产线数字孪生,流程行业工厂数字孪生以及BOM全生命周期管理等方向上,都有了新的突破与沉淀。

    具体而言,在研发设计阶段,雪浪云所提供的面向装备数字孪生的工具与方案,在加速国内高端装备企业正向设计,迭代改进创新方面,发挥了重要作用。随着国内高端装备产业转向创新增长和核心技术攻关,需要依靠数字孪生技术来实现高端装备自主设计和最优设计,促进高端装备产业的升级。然而,装备制造企业在构建数字样机时却通常面临需要综合利用结构、热学、电磁、流体和控制等数十种仿真软件进行单物理场仿真和多场耦合仿真,对产品进行设计优化、确认和验证,效率较为低下等痛点问题,而雪浪算盘作为工业混合建模与联合计算的集成开发环境,不仅可帮助多设计软件的智能协同,也能对多方仿真结果进行综合智能分析,实现了开放的、跨越不同领域的高效联合仿真,方便地实现复杂动态、复杂系统的数字孪生,包括机、电、液、热、CAx、离散事件、硬件在环等,进而帮助企业实现自主原创设计,提升和优化研发效率与质量。

    同时,针对装备制造企业受制于各仿真软件间的接口限制与兼容性,难以实现异构模型的集成仿真等问题,雪浪云创新性地推出分布式异构仿真/求解器接口框架,帮助装备制造企业实现仿真协议接入标准化,仿真接口开发敏捷化,仿真软件兼容多样化,国产替代无感化,加速国内高端装备企业正向设计,迭代改进创新。此外,在打通仿真软件、数字样机到全生命周期数字孪生的核心链路上,雪浪云创新的动态高维模型降阶方案,不仅在超大网格数据上实现了对动态系统的精确预测,也能加速虚实融合的构建,实现现场多维智能感知,以及基于人机协作的生产过程优化,解决了企业所面临的研发设计成本高、技术依赖风险高、协同设计难等挑战。

   在生产制造阶段,为了满足当前企业希望通过构建设备、产线乃至整个工厂的数字孪生模型,采集和分析制造数据,进而实现虚拟生产、智能高效排产以及全流程智能优化控制,提高设备利用率等的需求,雪浪云也取得新的技术突破。比如,在离散行业产线数字孪生领域,雪浪算盘基于数据与联合计算的新离散系统仿真,通过对汽车产线2000+工位仿真,输出各订单在各工位的过点时间,验证和评价生产计划可行性及预测异常情况、精确预测物料齐套及断点情况,从而优化供应链,从而帮助某汽车制造企业有效减低成本、缩短工期、提高效率,避免出现成本的浪费。在流程行业工厂数字孪生领域,雪浪云联合华东理工大学,通过结合华东理工大学的装置模型及雪浪云提供的优化和运筹方向的引擎,能够实现对装置过程的参数优化,已经实现了部分国产替代,目前已在多家知名企业中推广落地。

    就如王峰所说,雪浪云面向新一代工业人,不断地致力于通过数据、计算与工业工程的技术性创新协同,让设计、制造、运维在数字空间中成为整体,目的在于帮助制造业用好数据、模型和工业知识,帮助工程师与科学家解决工程问题,助力企业实现数字化落地。

   未来,雪浪云还将进一步结合更多的研究机构的发现、规律和知识,帮助工程师、更帮助面向工业元宇宙做研究的科学家,打造一个能够帮助当下进行预测和解决不确定性问题的数字空间。而且,这个数字空间将与生产模型、产品模型、仿真模型实现深度融合与联动。

       0聚焦中小企业,助力低成本拥抱“工业元宇宙”

    王峰还强调,雪浪云未来会将更多目光聚焦于帮助中小制造企业低成本落地数字化,拥抱“工业元宇宙”。

    为此,一方面,雪浪云联合浙江大学高端装备研究院共建临平区工业互联网云平台,通过集中式的平台基础设施建设及基础应用开发,协同生态,聚焦中小企业核心、共性问题,创建了以规模效应降低企业开展工业应用门槛和成本的新模式,全面赋能区域制造企业的数字化转型升级。

    另一方面,也在作为“思想策源地、产业新跑道、资本新天地”的无锡雪浪小镇,打造了雪浪小镇算力中心。该算力中心作为雪浪云联合雪浪工程院打造的智能引擎系统,将重塑生产系统、提速制造业数字化,并秉承雪浪云“为未来制造而计算”的责任与担当,为广大科创企业及创新实践工作者探索和落地工业数字化与工业元宇宙提供开放式的算力支持,让算力成为制造业的生产力。

雪浪小镇算力中心正式发布

雪浪小镇算力中心正式发布

       也正如无锡经济开发区管委会副主任、无锡市雪浪小镇建设领导小组办公室主任冯爱东所说,雪浪云不仅仅是提供融合创新工具,助力制造业落地数字化、打造智能工厂的解决方案供应商,更为重要的是,雪浪云所提供的数字化创新工具,也将成为众多创新型企业用以推动数字化进程、实现数字化增长的重要工具。
       后记 

    毋庸置疑,“工业元宇宙”的应用将有助于制造业的高速发展,会赋予未来工业与未来制造无限可能,但要真正实现“工业元宇宙”从概念到真正落地运行,目前还为时尚早。但是,在构建“工业元宇宙”,助力制造业数字化的征途上,雪浪云正砥砺前行。

责任编辑:杨培
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