大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等新技術引發(fā)了人們對制造模式的新思考,結合《中國制造2025》中制造業(yè)服務化重要內容,提出一種數(shù)字孿生驅動的大數(shù)據(jù)制造服務新模式。從智能制造與數(shù)字孿生、制造服務模式方面綜述了國內外相關研究進展;提出了一個數(shù)字孿生驅動的大數(shù)據(jù)制造模式開放式體系架構及其運作邏輯;從數(shù)字孿生驅動的2個世界及其描述、數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)的結合、大數(shù)據(jù)制造服務模式中模型建立與優(yōu)化3個方面對大數(shù)據(jù)制造服務模式使能技術進行了研究。該制造服務模式對促進中國傳統(tǒng)制造企業(yè)轉型升級和提升新國際競爭環(huán)境下綜合競爭力具有理論和現(xiàn)實意義。 

【文章來源】：科技導報. 2020年14期 北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

數(shù)字孿生發(fā)展歷程

工業(yè)互聯(lián)網引發(fā)生產范式變革，推動形成數(shù)據(jù)驅動制造模式。從構成要素角度看，機器、數(shù)據(jù)和人構成了工業(yè)互聯(lián)網生態(tài)系統(tǒng)。從核心技術角度看，貫徹工業(yè)互聯(lián)網始終的是數(shù)據(jù)資源，工業(yè)互聯(lián)網的本質就是構建一套數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、計算、分析和應用的工業(yè)大數(shù)據(jù)資源體系，即將正確的數(shù)據(jù)在正確的時間傳遞給正確的人和機器，以信息流帶動技術流、資金流、人才流、物資流，進而不斷優(yōu)化制造資源的配置效率。從雜亂無章的原始數(shù)據(jù)到具有價值的決策信息，由此形成了用數(shù)據(jù)生產、管理和決策的制造范式，也就是計劃、協(xié)調、決策及執(zhí)行，為此從數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)及生產性服務的實現(xiàn)和服務執(zhí)行機制的角度構建了數(shù)字孿生驅動的代理人大數(shù)據(jù)制造服務模式體系架構（圖2），分為5大部分：“虛擬世界（產品全生命周期）”“物理世界（大數(shù)據(jù)）”“數(shù)據(jù)處理機制（數(shù)字孿生）”“數(shù)字模型”及“應用”，從而將各類平臺上的創(chuàng)新成果與經濟社會各領域深度融合起來，產生化學反應、放大效應，形成更廣泛的以互聯(lián)網為基礎設施、數(shù)字孿生為橋梁和大數(shù)據(jù)為工具的數(shù)字經濟發(fā)展新形態(tài)。如圖2所示，數(shù)字孿生驅動的大數(shù)據(jù)制造服務模式針對產品全生命周期中各個階段（物理世界）（設計、加工、裝配、運行、維護、拆解、回收）進行檢測或驗證，通過智能感知/傳感、工業(yè)以太網等，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)采集等；同時，基于數(shù)字孿生中針對非結構化數(shù)據(jù)、半結構化數(shù)據(jù)、結構化數(shù)據(jù)處理機制，通過大數(shù)據(jù)收集、大數(shù)據(jù)處理和大數(shù)據(jù)分析層的數(shù)字模型，以應用層功能化方式（如決策應用、協(xié)同應用、規(guī)劃應用、動態(tài)調度、質量預測、事先維護、智能回收等），實現(xiàn)與大數(shù)據(jù)（虛擬世界）的相應映射，進而利用大數(shù)據(jù)分析技術推動制造業(yè)向定制化和精準服務化轉型。這里，應用關聯(lián)分析法對企業(yè)調度信息和訂單信息進行回溯研究；應用預測分析法對生產中的設備維護周期和質量監(jiān)控力度進行模擬預測，形成事先維護、事先控制的質量管理與設備維護機制；利用聚類分析法對能耗數(shù)據(jù)與回收數(shù)據(jù)進行動態(tài)關聯(lián)，探索企業(yè)生產制造低碳化、清潔化、循環(huán)化的發(fā)展路徑。通過產品全生命周期中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)互相關聯(lián)，最終形成數(shù)字孿生驅動的大數(shù)據(jù)制造模式閉環(huán)運作生態(tài)。此外，從大的使能技術層角度看，則大致可以劃分為技術層、大數(shù)據(jù)收集層、大數(shù)據(jù)處理層、大數(shù)據(jù)分析層及應用服務層（表2）。

如圖3所示，數(shù)字孿生驅動的大數(shù)據(jù)制造服務模式涉及兩個世界——物理世界、虛擬世界，涵蓋了產品全生命周期各個環(huán)節(jié)，是近年來興起的云制造（云服務、物聯(lián)網、云計算）、制造服務（面向服務的生產、制造網絡）、制造服務化（從服務經濟進化到服務嵌入）的集成，其核心是數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)兩個技術支持，也對該制造服務模式結構、運行方式和演化起到了重要作用。從制造服務化維度來看，數(shù)字孿生相繼經歷了服務經濟、服務增值、服務增強及服務嵌入等階段。“服務經濟”是美國經濟學家維克托·�？怂梗╒ictor R.Fuchs）在1968年對起始于20世紀50年代的全球經濟結構性變革的稱呼[13]，也是第三產業(yè)在國家GDP中占比高的美國、英國等老牌資本主義國家的典型社會特征之一�！胺⻊赵鲋怠笔前殡S著人類社會科學技術的飛速發(fā)展而誕生的，目前依然沒有權威公認的定義，但其核心內容是：針對客戶需要，在原有價值鏈各個環(huán)節(jié)為客戶提供超出常規(guī)服務（傳統(tǒng)服務經濟）范疇的服務，使價值鏈相應環(huán)節(jié)相對于以前有價值提升（原本沒有價值增值的一些環(huán)節(jié)也由此而成為有效價值鏈的一環(huán)）。“服務增強”是在“服務增值”基礎上，使價值鏈中產生價值增值的環(huán)節(jié)被突出出來，而且通過對該環(huán)節(jié)加大“投入”（人力或物力等），從而使得該環(huán)節(jié)客戶滿意度在原有基礎上有進一步提高�！胺⻊涨度搿笔窃凇胺⻊赵鰪姟被A上，把服務融入到價值鏈各個環(huán)節(jié)中，使服務成為相應環(huán)節(jié)的有機組成部分（一體化）。

【參考文獻】：
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