随着数字化的发展以及物联网(IoT)的日益普及,数字孪生(Digital Twin)的影响变得越来越重要。这是因为数字孪生通常具有复杂的性质,并且与相关资产对应的知识产权权利往往存在一定的不明确性。
此外,由于这些资产具有数字化属性,它们通常属于无形的概念或创意,而根据知识产权保护的特点,这类资产往往较难得到有效保护。因此,首先了解什么是数字孪生、它的应用场景以及由此产生的法律影响是非常重要的。
思想中的创意是一种知识产权资产,这也是为什么知识产权能够创造财富。在理想情况下,这种财富应该公平地流向每一位贡献者,而不产生争议。根据创新贡献程度以及企业推出创新成果的时间节点,企业可能会选择申请专利。然而,知识产权和专利权并不容易追踪,并且经常存在争议。
## 什么是数字孪生?
数字孪生(Digital Twin)是一种利用传感器以及其他数据来源收集的信息,创建出的实体对象、系统或流程的虚拟复制模型。
该技术能够提供现实世界实体的数字化表示,并可用于实时监测、分析以及优化其运行性能。数字孪生可以应用于多个行业,对于了解物理系统的运行状态、提升性能、减少停机时间以及提高整体效率具有重要价值。
数字孪生是一项较新的技术概念,最早于 2010 年由美国 NASA(美国国家航空航天局)的 John Vickers 正式定义。不过,该概念的起源可以追溯到更早的 2002 年,当时 Michael Grieves 已经开始推动相关理念的发展。
数字孪生最初被应用于制造业,用于通过“数字线程”(Digital Thread)创建数字模型。这些模型代表产品设计过程中最低层级的数据基础,并能够进一步用于制造实体产品。
数字孪生概念主要由三个部分组成:
1. 物理产品
即现实世界中的实际对象或系统。
2. 数字产品
即该实体对象在数字环境中的虚拟模型。
3. 两者之间的连接关系
即物理实体与数字模型之间的数据交互和实时同步机制。
数字孪生的类型
数字孪生通常利用来自传感器以及其他数据来源的实时数据。随后,数字模型会通过高级分析技术、机器学习以及人工智能对这些数据进行分析。
值得注意的是,数字孪生主要分为三种类型:
1. 数字孪生原型 (DTP)
涵盖产品设计、分析以及实现实体产品所需的相关流程。
数字孪生原型存在于实际物理产品制造之前,用于帮助设计和开发产品。
2. 数字孪生实例(DTI)
由产品制造完成后的不同版本组成。
数字孪生实例记录和反映特定产品在实际生命周期中的数据和变化。
3. 数字孪生聚合体 (DTA)
是多个数字孪生实例数据的集合。
通过汇总和分析这些数据,可以用于判断如何进一步改进产品性能和设计。
数字孪生的应用
根据德勤(Deloitte)的一项研究,到 2023 年,数字孪生的应用规模预计将增长 38%,达到 160 亿美元。
这是因为数字孪生能够帮助企业基于模型进行决策。因此,不同行业可以通过以下方式应用数字孪生技术并从中获益。
制造业
制造业是数字孪生应用最广泛的领域之一。
这是因为制造业会产生大量数据,而这些数据能够支持数字孪生模型的建立。
在制造过程中,数字孪生可以用于产品上市前的可行性测试。因此,工程师可以利用数字孪生帮助企业设计同一产品的多个版本。
此外,根据数字模型提供的分析结果,制造商能够提供更加个性化的产品和服务。
数字孪生还可以帮助企业监控和分析最终产品,从而协助工程师发现缺陷产品。
同时,数字孪生还能优化机器生产效率。这是因为该模型可以预测实体设备何时需要维护,使技术人员能够提前采取纠正措施。
不过,维护数字孪生系统需要投入大量成本,并需要专业的数据科学人才支持。
航空航天业
数字孪生技术的应用降低了航空航天领域的高额测试成本。
过去,航空航天工程通常需要制造实体复制品,用于模拟真实环境中的运行情况。例如,航天器需要在地面制造物理模型,以模拟其在轨道中的实时运行体验。
这也是为什么数字孪生技术的起源可以追溯到航空航天领域,尤其是美国 NASA 的相关研究。
如今,航空航天工程师利用数字孪生模型预测飞机机身、发动机以及其他影响乘客安全的重要组件可能出现的问题。
事实上,数字孪生提供的数据和分析结果具有极高价值。根据 Business Wire 的调查,75% 的空军高管支持采用数字孪生技术。
汽车行业
汽车行业利用数字孪生技术设计更理想的产品。
通过数字孪生,制造商可以模拟和分析整个生产过程,包括压力测试等环节。
此外,数字孪生对于自动驾驶汽车的发展也具有重要作用。
由于自动驾驶汽车存在技术限制和安全风险,如果没有数字孪生技术支持,实际测试过程将会更加困难。
除上述行业外,数字孪生还广泛应用于:
* 医疗健康(Healthcare)
* 供应链管理(Supply Chain)
* 建筑行业(Construction)
* 零售行业(Retail)
等多个领域。