元宇宙急速而至，工業(yè)元宇宙是什么？如何定義與解讀元宇宙，可謂角度眾多，MetaStar元能星泰CTO岑權(quán)軍先生從能源工業(yè)探索的維度分享工業(yè)元宇宙實(shí)踐。岑先生畢業(yè)于清華大學(xué)電子工程系，具備十余年能源領(lǐng)域數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)與運(yùn)營經(jīng)驗。

此次分享為4月21日傳商《元宇宙生態(tài)系列活動》第十期，由元飛船媒體支持。

?工業(yè)元宇宙概念分享?

今天我們的主題是“工業(yè)元宇宙——喚醒巨人”。首先，大家可能都知道，“元宇宙”這個概念起源于一個小說《雪崩》，其實(shí)就是指一個完全虛擬的世界，通過一些虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)，結(jié)合我們一些前沿的科技打造一個完全仿真實(shí)感的虛擬環(huán)境。去年9月份，微軟首次提出了企業(yè)元宇宙的概念，要推動企業(yè)客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界的融為一體的愿景。那么什么是數(shù)字孿生呢？其實(shí)數(shù)字孿生就是元宇宙的一個重要組成部分，或者說是定義是：結(jié)合計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信等數(shù)字技術(shù)，打造一個數(shù)字版的現(xiàn)實(shí)世界的“克隆體”。

數(shù)字孿生和元宇宙的概念，現(xiàn)在是社會上的一個熱點(diǎn)，國家也出臺了相應(yīng)的一些政策來推動產(chǎn)業(yè)元宇宙的一個發(fā)展。我們面向的客戶，主要是一些大的能源企業(yè)以及一些重資產(chǎn)企業(yè)，他們也出臺了一些相關(guān)的數(shù)字化或者說數(shù)字孿生建設(shè)的指導(dǎo)意見。

我們將工業(yè)元宇宙定義為下一代的全真工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)元宇宙應(yīng)該由三部分組成的，包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)字孿生技術(shù)，以及基于數(shù)字孿生的利用泛XR交互技術(shù)來提高用戶體驗來構(gòu)成的工業(yè)元宇宙載體。

數(shù)字孿生，我們定義它是數(shù)字化的終極形態(tài)，也是元宇宙的基礎(chǔ)設(shè)施。數(shù)字孿生，是在信息化到數(shù)字化發(fā)展的基礎(chǔ)上，融合高算力、人工智能和數(shù)理邏輯的產(chǎn)物，是數(shù)字化發(fā)展的終極目標(biāo)，也是工業(yè)元宇宙的基礎(chǔ)設(shè)施。在數(shù)字孿生體空間物理映射模型與機(jī)理映射模型協(xié)同作用下，一系列基于XR的工業(yè)元宇宙應(yīng)用才得以構(gòu)筑。

數(shù)字孿生主要的任務(wù)就是打通物理世界跟數(shù)字世界之間的映射跟互動。數(shù)字孿生除了與它真實(shí)空間中的本體形似（包含產(chǎn)品規(guī)格、幾何模型、材料性能、仿真數(shù)據(jù)等信息），能模擬實(shí)際運(yùn)行以外，還能通過安裝在本體上的傳感器反饋回來的數(shù)據(jù)，反映實(shí)際運(yùn)行狀況，乃至改變本體的狀態(tài)。數(shù)字孿生體最大的特點(diǎn)在于它是對實(shí)體對象的動態(tài)仿真，它是會“動”的?！皠印钡囊罁?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)。本體的實(shí)時狀態(tài)，還有外界環(huán)境條件，都會復(fù)現(xiàn)到“孿生體”身上。除了“會動”之外，數(shù)字孿生有三個特點(diǎn)“全生命周期”、“實(shí)時”、“雙向”。

MetaStar元能星泰的遠(yuǎn)期愿景，是要面向能源工業(yè)元宇宙，利用數(shù)字孿生技術(shù)，打造下一代的生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)和監(jiān)控平臺。我們認(rèn)為，數(shù)字化是一個量變的過程，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷迭代，不斷的發(fā)展，數(shù)字孿生是一個自然而然會產(chǎn)生的一個質(zhì)變。數(shù)字孿生是數(shù)字化技術(shù)發(fā)展到終極的形態(tài)技術(shù)，數(shù)字孿生融合泛XR交互體驗，就可以打造邁向元宇宙的一個場景。

?數(shù)字孿生技術(shù)分享?

我們認(rèn)為，數(shù)字孿生就是數(shù)字化終極形態(tài)，而數(shù)字化其實(shí)是由信息進(jìn)化而來的。信息化系統(tǒng)運(yùn)行了這么多年，它已經(jīng)基本完成了它的一個歷史使命，即通過信息化我們能夠得到了海量的信息化數(shù)據(jù)，包括實(shí)時的和歷史的數(shù)據(jù)。同時我們也具備了基于大數(shù)據(jù)處理的能力，能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和挖掘，形成更有價值的信息。

但同時信息化系統(tǒng)也有它自身的一些缺陷，比如可視化程度不高、交互方式繁瑣，場景融合程度低，物理設(shè)備與數(shù)字化模型融合程度低，系統(tǒng)使用學(xué)習(xí)成本高，經(jīng)驗理論與實(shí)際作業(yè)容易存在理解偏差。另外隨著大量的信息化系統(tǒng)的建設(shè)，包括數(shù)據(jù)孤島、煙囪效應(yīng)等一系列問題都會大量產(chǎn)生。這些都是需要數(shù)字化的技術(shù)來解決這些問題。

如何建設(shè)工業(yè)數(shù)字孿生產(chǎn)品？

對于數(shù)字化對于數(shù)字孿生平臺建設(shè)，我們梳理出以下幾個關(guān)鍵步驟：

第一個就是全要素的物理場景映射，要對孿生對象建設(shè)一個從空間到數(shù)據(jù)上的1:1還原的數(shù)字化鏡像；

第二個就是給用戶提供一個非常好的一個基于數(shù)字孿生的交互能力；第三是具備多源異構(gòu)數(shù)據(jù)和多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成和融合能力；第四，我們面向的是一個工業(yè)數(shù)字孿生場景，我們不可避免地對它的一些重要系統(tǒng)和重要設(shè)備進(jìn)行仿真和模擬來提高我們運(yùn)監(jiān)控的能力和預(yù)判故障分析的能力，因此我們會集成大量的運(yùn)行機(jī)理仿真以及AI的算法仿真，提供實(shí)時仿真能力支持。

最后，數(shù)字孿生是虛實(shí)映射的。正向來說，數(shù)字孿生是我們對物理世界進(jìn)行虛擬化的映射；同時，我們也希望能夠通過數(shù)字孿生技術(shù)，在虛擬世界中對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行一個反向的控制。結(jié)合仿真和人工智能技術(shù)，我們也能得到系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的優(yōu)化方案和策略，并對物理世界實(shí)現(xiàn)反饋控制。

?工業(yè)元宇宙解決什么問題?

數(shù)字孿生場景的建設(shè)的價值，對于工業(yè)場景來說，首先能夠真正提升運(yùn)維人員對現(xiàn)場掌控的能力，也能幫助管理人員延伸業(yè)務(wù)場景觸角。同時，結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能、實(shí)時仿真算法，可以固化專家邏輯知識，降低人員培訓(xùn)的成本和難度，同時充分利用數(shù)據(jù)的價值，結(jié)合行業(yè)知識圖譜，打造工業(yè)智能大腦。另外，結(jié)合泛XR交互手段，可以提供全交互感知的元宇宙體驗。

數(shù)字孿生技術(shù)跟我們傳統(tǒng)的信息化技術(shù)，以及初級階段的數(shù)字化技術(shù)相比，是一個傳承、迭代和進(jìn)化關(guān)系，既有傳承也有區(qū)別。真正意義的數(shù)字孿生，一定不是在現(xiàn)有信息化體系基礎(chǔ)上，單純增加一個與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)平行的可視化界面?—— 這種直接粗暴增添可視化界面的方式，也并沒有結(jié)構(gòu)性地提升數(shù)據(jù)有效性與承載利用上限，也與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)。????????

我們通過速度孿生的技術(shù)，我們打造出一個數(shù)字化的一個底座。孿生的應(yīng)用是基于數(shù)字化的數(shù)字孿生的底座來進(jìn)行一個建設(shè)的，而不是原有的信息化基礎(chǔ)上面去進(jìn)行橫向擴(kuò)展或者說進(jìn)行上層建筑，而是我們從底層就打破了它原來構(gòu)建的方式。在MetaStar元能星泰的理念中，數(shù)字孿生的正確打開方式是打造立體維度數(shù)字化基底，通過結(jié)構(gòu)化、矩陣式升維的手段，提升現(xiàn)有信息化體系的可操作性與掌控容量上限，同時也是涵蓋了全要素物理場景映射、超感知高交互、集成多源數(shù)據(jù)、運(yùn)行機(jī)理仿真、多類型算法融合、自主迭代演化、反饋控制等多種與具體業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的前沿技術(shù)要素復(fù)合體。

根據(jù)我們的經(jīng)驗和思考，將數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展過程總結(jié)為4個階段：

第1階段是實(shí)現(xiàn)“孿生鏡像”，就是通過數(shù)字建模和邏輯孿生，將物理世界在虛擬世界進(jìn)行重構(gòu)和映射，搭建工業(yè)資產(chǎn)的物理邏輯鏡像；

第2階段是實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)融合”，基于孿生鏡像，我們把通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化系統(tǒng)融合技術(shù)，把動態(tài)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)接入并映射到我們的數(shù)字孿生體中，實(shí)現(xiàn)對物理世界的動態(tài)感知；

第3階段是實(shí)現(xiàn)“仿真和交互”，利用數(shù)字孿生技術(shù)，將智能的算法和工業(yè)仿真的能力融合到空間數(shù)字模型中，讓我們能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)世界的邏輯和動態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬和重建，讓孿生鏡像真正“動起來”；

第4階段，基于前3個階段，我們已經(jīng)搭建了一個能夠1:1還原真實(shí)世界的虛擬世界，并憑借多并發(fā)、平行計算、海量運(yùn)算等技術(shù)，形成對真實(shí)世界運(yùn)行特征的優(yōu)化策略，并反向輸出到物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正的雙向映射，真正的數(shù)字孿生。

我們總結(jié)，打造數(shù)字孿生技術(shù)，涉及到五項核心技術(shù)，包括空間數(shù)字模型的重建與解析、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成與融合、動態(tài)實(shí)時仿真、雙向互聯(lián)反饋，以及全交互感知人機(jī)交互體驗。

關(guān)于MetaStar元能星泰???

MetaStar核心產(chǎn)品：能源工業(yè)元宇宙PaaS級工具鏈。這套產(chǎn)品必須能夠為數(shù)字孿生應(yīng)用建設(shè)實(shí)現(xiàn)賦能?；谶@個工具鏈平臺就可以在不熟悉數(shù)字孿生底層開發(fā)技術(shù)的前提下去開發(fā)一套比較完善的面向能源工業(yè)的數(shù)字孿生SaaS產(chǎn)品。一方面，MetarStar內(nèi)部實(shí)施團(tuán)隊可以基于標(biāo)準(zhǔn)模塊化產(chǎn)品，結(jié)合部分的個性化功能定制開發(fā)，直接響應(yīng)終端客戶，特別是能源企業(yè)客戶進(jìn)行數(shù)字孿生應(yīng)用需求。另外，PaaS級工具鏈產(chǎn)品也可以提供予生態(tài)合作方，或為總集成方賦能，讓對方在較低的數(shù)字孿生技術(shù)研發(fā)成本下打造屬于自己的數(shù)字孿生SaaS產(chǎn)品。

我們目前主要是聚焦于能源企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行生命周期里面運(yùn)維階段，全力于打造下一代的能源基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字孿生生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控平臺。目前我們已經(jīng)有多個項目已經(jīng)落地或即將落地，在多個能源行業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字孿生能源工業(yè)項目打造和能源工業(yè)元宇宙的初期探索方面積累了一定的經(jīng)驗。根據(jù)最近的統(tǒng)計，這些項目總的的數(shù)據(jù)接入量已經(jīng)達(dá)到了大概0.23PB，數(shù)目達(dá)到了6200億條，而且每日這個數(shù)據(jù)上還在快速增長。這些數(shù)據(jù)包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、在線業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，也包括空間模型數(shù)據(jù)、機(jī)理模型、各類仿真算法模型。