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【原创】从数字孪生、元宇宙看智慧物流发展

发布日期:2023-01-25 11:50:45    已浏览 次    发布者:小编

  数字孪生、元宇宙,逐渐褪去神秘的面纱,走进智慧物流的场景中。在菜鸟发布的2023年物流科技的十大趋势里,有一项就是供应链数字孪生。所谓的数字孪生,就是在虚拟世界中,复制真实世界中的事物;而元宇宙,则是数字孪生的进一步发展,是虚实共生的理想状态,它们都将推动物流场景的智慧化,本文就三者之间的关系及应用谈几点看法,不妥之处,敬请指正。

  几个世纪以来,人们一直使用图片和模型来帮助解决复杂的问题,3D计算机模型,可以模拟产品的操作和行为及其几何形状,但与现实之间仍存在未逾越的鸿沟。

  数字孪生预示着一个转折点——它是一种将实体世界和虚拟数字世界紧密联系的技术,一个是存在于现实世界的实体,而另一个则是存在于数字世界的虚拟模型,是1:1的完美镜像复刻。

  数字孪生,其实是集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,是仿真技术不断升级的产物,始于1960后,是由计算机驱动的仿真技术,最早命名为“信息镜像模型”,而后演变为“数字孪生”的术语。数字孪生是一个既具有前瞻性,又易于被各界理解的创新理念。

  数字孪生,简单地说,就是在虚拟世界中,“复制”真实世界中的事物,以达到虚实映射的目的,其实就是虚拟现实。对人类来说,我们需要一个独立且平行的虚拟世界,但更有意义和价值的是虚拟世界与真实世界的交互,元宇宙就是实现这一任务的。

  元宇宙的概念可以这样概述:它是一个虚拟世界、是一个映射现实世界的在线虚拟世界、是与现实生活相交互的虚拟世界,是虚拟与现实的深度融合,是虚实一体化的世界。

  元宇宙产生一个真实与虚拟结合、可人机交互的环境,该环境具有高维度、超视距、高效指导、交流便捷等特性。

  它与数字孪生的关系,可说这样说,它是全景实时数字孪生,目的是实现现实世界与虚拟世界的互通,从而达到混合现实,数字孪生,只是元宇宙虚拟现实功能的基础技术之一。

  准确地说,元宇宙不是一个新的概念,1992年,美国著名科幻小说《雪崩》中就对元宇宙有生动描述;2005年,微软陶闯博士提出了元宇宙的概念——虚实共生的理想世界。

  我国两弹一星功勋钱学森在上纪纪九十年代,就提出了通过虚拟现实技术,实现人机结合,互联共生,也有元宇宙的成分在内。

  元宇宙是虚拟时空的集合,是利用科技手段进行链接与创造的,与现实世界映射交互的虚实融合世界,为了发展创造元宇宙,需要发展数字仿真技术、数字孪生技术。

  元宇宙就是要打通虚拟世界和现实世界联系,使线上线下结合得更紧密,虚拟与现实更加融合、通过虚拟世界“升维方式”去解决现实问题。

  元宇宙,3个核心连接元素为“感知”、“决策”和“交互”,实行的是虚拟与现实相互促进的过程,它们以虚拟交互的方式,能真实地感知、验证以及预测物理世界系统运行状态,在元宇宙中获得沉浸感的体验,并进一步在其中创建,设计,实验场景,给出决策优化的建议。

  业内人士陶闯介绍,元宇宙目前存在数字原生和数字孪生两个方向的观点,数字原生多数是基于游戏世界延伸而来,将游戏世界更加的实体化,也就是脱虚向实;而数字孪生则是线上线下的融合模式,是一个实虚融合的形态。

  元宇宙并不神秘,是由大量的基础技术为支撑的,是以VR/AR等设备为载体的,是新技术下的概念具体化,从这个意义上说,元宇宙是未来主义,但未来已来。

  数字孪生、元宇宙迅速成为热潮,源于数字化设计、虚拟仿真和工业物联网等关键使能技术的蓬勃发展与交叉融合。

  近几年,数字孪生,元宇宙都是最火的概念,就是今天,其热度也不减,迎来资本市场的一轮又一轮爆炒,国际国内都把数字孪生、元宇宙定义为未来发展的关键战略,我国从政府主管部门到企业也十分关注这两项技术。

  有人断言,我们所孜孜追求的互联网和人工智能的未来,就是数字孪生及其高级形式——元宇宙,元宇宙是最后一个智慧物流发展新理念。

  如果不能正确理解数字孪生技术和元宇宙的基本内涵就想着应用,很可能会入岐途,走弯路。正确认识、理解其内涵,以拥抱已来的未来是我们的新任务,元宇宙到底是什么,在我们深究的时候,却茫然了,就是到今天,也是众说纷纭,缺乏公认的统一的定义,这也许是前沿科技领域新事物形成时的普遍现象。

  数字孪生,元宇宙是新一代新技术的集大成者,在不断地快速演化,有潜力改变几乎每一个行业,理解的不同,追求方向的多样,恐怕正是元宇宙的魅力所在,元宇宙这一新事物的定义,需要在成长过程中逐渐明晰。

  目前,对数字孪生、元宇宙来说,无论是底层技术还是应用场景,与未来的成熟形态相比仍有较大差距。

  据统计,元宇宙相关商标申请量已超过4400条,但会和其它新兴技术一样,数字孪生、元宇宙理念经过概念炒作阶段之后,会逐渐走向务实推进的阶段。

  许多专家认为,数字孪生技术已经到了全面普及的临界点,未来几年,数字孪生市场的年增长率将超过38%,到2025年将超过260亿美元,而元宇宙的应用则紧随其后,而且应用范围更宽广,效果更明显。

  对数字孪生与元宇宙的认识与实践离不开具体对象、具体应用与具体需求,从应用和解决实际需求的角度出发才能取得较好的效果。各界对于数字孪生技术与元宇宙还存在一些模糊甚至错误的认识,厘清对数字孪生与元宇宙的基本认识,引导企业正确理解和应用十分重要。

  数字孪生需要在技术平台、模型开发和高接触维护方面进行大量投资,如果只对少量关键参数感兴趣,可以通过基于传感器和传统数据库的物联网系统更经济有效地收集这些见解,而不是采用数字孪生技术。

  数字孪生,元宇宙,同样存在着应用适配问题,在数字孪生的实际应用当中,不可能,也没有必要盲目追求所有数字孪生模型的“高保真”。

  低难度低成本建模技术等新兴技术,打通人机共智,智慧体协同共智,最终降低数字孪生与元宇宙资源适配成本。构建物流数字孪生仿真资产,铺设数据高速公路,可以帮助产业各方降低这两大技术的应用成本。

  数字孪生与元宇宙,很难靠单一的技术突破而实现,它们如此庞大的体系,要真的实现感知虚拟世界的魅力,一定是需要多个技术协同发展达到一定程度后才能实现。

  数字孪生也不是完美无缺的,没有一个数字孪生是其物理对应物的完美代表,匹配复杂物理状态是必须在模型中做出假设和简化,导致数字模型与物理真实状态不完全匹配。

  另外,因为数字孪生应用依赖于数百或数千个远程传感器提供的数据,不可避免地形成产品数据流中的遗漏和不一致,从而影响虚拟质量,作为虚实共生的元宇宙,如果虚拟模型不准确,那么与真实物理的交互也可能失真。

  总之,数字孪生、元宇宙相关技术并不成熟,且落地尚面临诸多挑战与不确定性,模拟不准确是其缺陷之一,假如虚拟空间的物体、动作不能遵循物理规律,也就不能应用在生产生活中,也就不能满足现实状态的情况。

  虚拟世界与现实世界相连接的桥梁已经初具模型,但是虚拟世界的呈现还需要更强大的基建技术作为保障,技术局限性是数字孪生、元宇宙目前发展的最大瓶颈,元宇宙需要硬件终端的变革,以推动新的交互技术。

  更加拟真的画面、丰富的触觉反馈都需要性能更佳的硬件作为支撑,数字孪生、元宇宙的纵深产业链条、技术深度方面的积累显然还不足。推动数字孪生、元宇宙能力建设往纵深方向发展,在仿真效率、模型逼真度、大规模仿真与优化联合求解、交互交融等复杂课题上开展深入研究是当前的任务。

  元宇宙并非一个简单的虚拟空间,而是把网络、硬件终端和用户囊括进一个永续的、广覆盖的虚拟现实系统之中,元宇宙三大组成元素是“人”、“物”、“场”,这与物流的三大元素相对应。

  数字孪生、元宇宙不是空想的乌托邦,而是以把满足更多人的精神追求和促进生产力的大提升作为核心,但是数字孪生技术,元宇宙,通常需要深刻的文化转变,才能充分实现这一变化所带来的价值,不是采用了这两项技术,就会有立杆见影的效果。

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  据说,回归国美的老总黄光裕就痴迷于元宇宙,然而,对元宇宙的尝试,并没有让国美取得盈利,反而陷入困境,当然,国美的没落,有多层原因,盲目痴迷元宇宙也可能算一个吧。

  元宇宙本质就是线上线下更高度的融合,互联网与实体世界更加紧密地结合,也就是说,元宇宙就是数字化的升级版。元宇宙的意义在于通过科技,将现实世界与数字世界更加紧密地联为一体,给用户带来更美好的体验。

  数字孪生及元宇宙,其发展的趋势已从最初的智能制造单领域应用向多领域多尺度融合,目前,这两项技术在航空航天、电力、汽车、石油天然气等十几个领域中都有应用,已经在创造新的价值,正在释放新的商机,提供高级服务和从运营数据中生成有价值的洞察力。

  通过数字孪生、元宇宙,应用场景的感知和交互,形成实时反馈系统,帮助现实世界提升效率、持续创新和改进,同时,将催生更多的创造性思维和创新型技术,加速现实产业生态孵化。

  未来,数字孪生与元宇宙就像移动互联网一样,会越来越普及并深入人们生活的各个领域,并衍生出广泛的产业空间和产业联动。

  每一个技术浪潮都伴随着自己独特的挑战,数字孪生与元宇宙也不例外,其广泛应用面临着重大挑战,但作为一种前沿科技,有广阔的应用前景,应发现系统潜在问题、激发创新思维、不断追求优化进步。

  数字孪生、元宇宙作为数字化的下一阶段是智慧物流的必经之路,作为真实世界的延伸与拓展,元宇宙为智慧物流所带来的巨大机遇和革命性作用是值得期待的。

  专家预言,在三到五年内,数十亿计的实物将通过数字孪生来表达。菜鸟发布的203年十大物流科技技术趋势,其中有一项就是供应链数字孪生。至于元宇宙将更深的角度,更广的范围改变着智慧物流的应用。

  DHL的一份最新趋势报告显示,数字孪生技术、元宇宙可以在物流领域创造价值,许多物流场景已应用到数字孪生和元宇宙技术,例外,DHL数字孪生智能仓库解决方案、菜鸟网络物流IoT开放平台等等。s

  数字孪生技术通过模拟物资在各物流节点和各物流通道的运营结果,可以支持整体网络压力、网络瓶颈等进行评估;分拣数字孪生是对分拣作业场景进行拆解和建模,以及为分拣运输环节进行产能规划,同时,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

  数字孪生的重要目标,是实现预判、预测和分析功能,来提升实际系统的效率,通过数字孪生结合物流体系整合的大数据分析与挖掘,成为物流系统柔性与价值最大化挖掘的“金矿”。

  数字孪生基于物流系统关键要素的有机融合实现数字物流革命,达成物流系统“所见即所得”,借助数字孪生系统,可以实现异地实时观察智慧物流系统运作,检测设备故障并远程维修指导等等。

  元宇宙技术,可以实现实时在线实体物流智慧系统与虚拟智慧物流系统的情景交融,做到实时数据分析、可视化智能调度、远程现场监测、远程实时人工介入等等。

  元宇宙对于智慧物流来说意义重大,人们可以通过元宇宙,“亲手”完成物流场景中不便于操作的大型活动试验,节省时间与成本。物流的复杂场景,在这个虚拟世界里进行模拟与运行,从而得到有效的数据,应用到实际物流的场景中,

  元宇宙在智慧物流的落地不是让人摸不着边的东西,其基础性技术都是我们所熟知的技术,例如,VR/AR/MR是打开元宇宙大门的第一把钥匙;随着VR、AR、AI、5G等技术在物流领域的融合不断拓展,物流中渗透的元宇宙内涵也在加强,也可以说,物流实现了初级形态的“元宇宙”。

  物流成本的敏感性,特别是中国物流企业面临的物流成本的压力,使成本的选择,成为每个企业落地数字孪生技术、元宇宙时必须考虑的首要因素。物流企业需要根据实际应用需求和性能价格比来选择构建不同保真度的数字孪生模型。

  即便是仅仅基本的示意性的低精度的数字孪生模型,对于管理者实时洞察物流流通中的质量和能耗情况,尽早发现设备隐患,避免非计划停车,也具有实用价值。

  不一定要求所建立的“数字孪生”具备所有理想特征,能满足用户的具体需求即可。

  物流行业的异构性和分散性将使其成为数字孪生与元宇宙蓬勃发展的一个极为不利的环境。目前数字孪生、元宇宙尚未在物流中获得广泛应用,至少未实现物流全流程的应用,但在特定环节,许多关键的支持技术已经到位。

  任何高大上的概念、技术,都是由底层技术支持并融合组成的,我们所熟知的AR、VR、3D等技术都是其底层逻辑,数字孪生,元宇宙,是技术协同发展的结果,某一技术的短板,都将影响其发展与应用,因此,数字孪生、元宇宙的实现是一个循序渐进的过程,实际落地还需要很多年的尝试摸索。

  数字孪生技术与元宇宙技术,可以涵盖整个供应链体系,能为供应链在预测、规划、决策等方面带来显著的改善和提升。双11之际,京东物流智能供应链,通过数字孪生、智能地址等数智技术的创新应用,实现物流全环节协同优化,数字孪生时效模拟准确率达99%。

  数字孪生将推动智慧物流逐步向着下一站——物流元宇宙快速演进,物流企业以各自优势与对元宇宙的理解加大对元宇宙的布局,通过与客户的系统数据融合,由点及面地推行数字孪生与元宇宙,助力行业迈向智慧物流发展的新阶段。

  物流企业布局元宇宙,要稳扎稳打,不需要去“蹭热点”,更不需要“搞噱头”以博取关注,而需要用科技升维的方式解决物流息息相关的需求。

  结语:数字孪生、元宇宙在物流中的应用有着大胆的愿景,对物流产生颠覆性的影响,但任何此类举措的最终成功都取决于所有相关利益者的意愿和技术能力。元宇宙将改变物流的面貌,创造奇迹,但这一改变还需很长的路要走,目前只不过是起步阶段。