數字孿生成為關鍵之匙，Azure數字孿生敲開微軟工業(yè)元宇宙大門

近日，微軟工業(yè)元宇宙解決方案首次亮相，包括從物聯網、邊緣計算、數字孿生、智能技術，到開發(fā)工具、HoloLens全息眼鏡和Teams應用，微軟構建與物理世界平行的全息工業(yè)數字世界，為用戶提供從仿真擴展到決策與運營價值。其中，微軟Azure數字孿生服務（Azure Digital Twins）作為微軟工業(yè)元宇宙解決方案的核心組件，已于2022年3月起面向中國市場提供內測，成為激活并構建工業(yè)元宇宙應用場景和商業(yè)價值的關鍵。

1 硬核技術組合拳，構建起與工業(yè)元宇宙溝通的“通用語言”

在工業(yè)制造業(yè)領域，元宇宙與數字孿生、智能技術相結合，已經在模擬仿真、預測性維護、自動化運行等方面，展現出了巨大的潛力。以Azure數字孿生服務為核心，微軟將現實工業(yè)物理世界與數字工業(yè)世界連接在一起，創(chuàng)建工廠樓宇整體數字孿生圖模型，依托物聯網平臺將工業(yè)制造業(yè)中的人、物、場、流程等關鍵要素數字化，實時感知、分析、執(zhí)行、調整各個要素的工作狀態(tài)，并真正構建起元宇宙與現實世界的通用語言。

Azure數字孿生服務，結合了微軟在云計算、物聯網、數據建模、數據智能、混合現實等創(chuàng)新技術，是微軟在數字孿生領域經過長時間技術沉淀和實踐驗證的端到端就緒的PaaS服務平臺。Azure數字孿生服務囊括幾項核心技術：空間智能圖譜技術，可將一個物理環(huán)境中的人、設備和場所等之間的關系，映射到一個虛擬數字模型中，讓企業(yè)建立起對這個空間中所有關系的洞察，從而得出能耗優(yōu)化、空間利用率提升、改善用戶體驗等方案，該技術涉及到知識圖譜技術；數字孿生對象建模，提供預置的數據模式和設備通信協議，可以很方便地建立物理設備的數字孿生模型及模型之間的拓撲關系，該建模技術也可應用到整座城市的建模；高級計算能力，通過定義函數建立物理物體與數字孿生體之間的互動方式，例如當在一個會議室打開PPT的時候自動降下窗簾和調暗室內燈光；提供開放建模語言Digital Twin Definition Language（數字孿生定義語言），基于JSON-LD標準語言，可幫助開發(fā)者輕松接入和集成Azure平臺服務和外部第三方應用；廣泛的API等等。

借助這些核心技術，Azure數字孿生服務得以實現物理世界與現實世界的交互。首先，在Azure數字孿生服務的輸入環(huán)節(jié)中（INPUT），用戶可借助微軟在物聯網領域的強大技術實力，實現物理環(huán)境中的人、機、物的互聯，包括通過使用微軟Azure以合規(guī)性、安全性和隱私優(yōu)勢構建企業(yè)級物聯網連接解決方案，并通過與Azure IoT Hub集成，以高水平的安全性和可伸縮性監(jiān)控、管理和更新物聯網設備；其次，在實時執(zhí)行環(huán)境中（LIVE EXECUTION ENVIRONMENT），用戶可通過微軟提供的開放數字孿生建模語言（Digital Twins Definition Language），定義和創(chuàng)建任何領域的反映其現實環(huán)境的數字孿生自定義域模型，并根據模型的定義在數字孿生服務中創(chuàng)建模型的實體，構建出反映現實世界的數字孿生圖譜；最后，在Azure數字孿生服務的輸出環(huán)節(jié)（OUTPUT），用戶也可以通過使用Azure提供的創(chuàng)新技術，從而獲得更加全面、多維度的產品數據，讓制造企業(yè)實現更大的洞察力和分析能力，由此指導相應的業(yè)務決策。

2 專注現在、總結過去、預測未來，端到端就緒的數字孿生PaaS服務

工業(yè)互聯網和企業(yè)智能制造等領域中，優(yōu)化整個制造價值鏈和創(chuàng)新產品的關鍵技術之一便是數字孿生，可以幫助物理資產實現從“隱”到“顯”、從“虛”到“實”，讓企業(yè)有機會看清物理資產現在正在或者未來可能發(fā)生的情況，并專注現在、總結過去以及對未來進行有效監(jiān)測和預測分析。例如，Azure數字孿生服務可幫助在產品發(fā)布之前測試可行性；監(jiān)控和分析成品，改進車間性能；又或者幫助制造商預測機器的潛在停機時間，減少非增值維護活動時間以提高生產效率。

Azure數字孿生服務與微軟智能云Azure PaaS服務相結合，提供了貫穿物聯網、邊緣計算、數據模型、業(yè)務應用、決策洞察的全套云端服務和解決方案，能夠幫助制造企業(yè)快速構建起覆蓋工廠車間、業(yè)務流程、供應鏈乃至零售渠道的數字孿生模型，對生產銷售的各個環(huán)節(jié)進行模擬分析、監(jiān)控管理，甚至是預測未來，從而動態(tài)調整供應鏈與生產計劃。其中包括基于Azure Machine Learning服務的機器學習、智能技術和仿真，基于Azure Synapse無限數據分析的商業(yè)智能，基于Time Series Insights時序洞察服務的運營分析，基于Event Hubs、Event Grid、Service Bus和Azure Functions等事件與函數服務的事件驅動響應與轉型，基于Data Lake、Azure Storage、Azure SQL和Cosmos DB等數據服務的數據存儲與供應，以及為應用提供工作流集成、告警和通知等。

技術的可擴展性、可靠性、安全性和廣泛的市場可用性，對于工業(yè)制造企業(yè)來說極為重要。Azure數字孿生服務作為可信賴的企業(yè)級平臺，通過Azure Active Directory、Azure Key Vault、Azure IoT Hub，以及Device Provisioning Service（Azure IoT中心設備預配服務）、Azure Sphere、Azure Defender for IoT、Azure Sentinel等技術和服務，從芯片到云端提供了市場上最豐富的安全功能組合之一，為工業(yè)元宇宙落地保駕護航。

值得一提的是，Azure數字孿生還擁有端到端、拿來即用、所建即所得三個方面的獨特優(yōu)勢。它不僅是業(yè)界首個端到端就緒的數字孿生服務，更是業(yè)界率先實現落地的數字孿生服務。與此同時，Azure數字孿生也是PaaS平臺型服務，用戶可以“拿來即用”，將更多的時間專注于業(yè)務的創(chuàng)新上，在提升效率的同時實現整體TCO成本的降低。Azure數字孿生除了為開發(fā)者提供建模語言和數字孿生圖譜等服務，也幫助用戶能夠“所建即所得”，發(fā)揮數字孿生所帶來的最大化價值。

3 安全、可靠、開放的生態(tài)，滿足制造業(yè)創(chuàng)新業(yè)務多種場景

借助Azure數字孿生提供的技術能力，企業(yè)將在工業(yè)元宇宙中探索更多數字化業(yè)務創(chuàng)新。更為重要的是，微軟獨有的“云+端”交互新體驗，也為世界各地的制造業(yè)企業(yè)客戶和合作伙伴整合和簡化物理世界管理，為加速數字化轉型構筑了堅實的基礎。

作為韓國領先的風電場制造和建設企業(yè)斗山重工，在邁向可再生能源生產之旅過程中，將微軟Azure數字孿生服務融入其風電場開發(fā)，創(chuàng)建現有風電場的數字孿生，將實時物聯網數據、其他風電場和天氣數據以及基于物理和機器學習模型相結合，以準確預測風電場中每個渦輪發(fā)電機的發(fā)電量。最終實現運營和維護成本降低15%，為其能源業(yè)務帶來了新的機遇。

對于某世界五百強釀酒企業(yè)來說，數字孿生為其提供了數字化轉型的創(chuàng)新思路與技術。借助Azure數字孿生服務，該企業(yè)構建了啤酒廠和供應鏈的數字模型，提升工廠機器和設備生產效率，改善了質量管理，使釀酒師能夠釀造出高質量啤酒，并使一線操作員能夠遠程監(jiān)控質量和可追溯性數據，實現業(yè)務可持續(xù)發(fā)展。

某全球大型國際快消巨頭與微軟建立了長期數字化轉型戰(zhàn)略關系。微軟為該企業(yè)搭建了智能制造數字孿生平臺，將機器學習技術融入數字孿生中，利用大量真實生產數據來建立產線模型，再通過物聯網、邊緣計算和云計算的結合找到生產線的優(yōu)化點，從而大幅提高生產效率、減少人工與材料浪費。該企業(yè)目前正在全球范圍內推廣此數字化工廠解決方案。

作為寶潔公司（P&G）首選的云提供商，微軟與寶潔一起，基于數據智能、邊緣計算、數字孿生技術構建智能制造的未來，實現可擴展的預測性質量控制、預測性維護、無接觸式操作以及可持續(xù)性優(yōu)化等。雙方的合作將更好利用數字孿生技術構建工業(yè)元宇宙創(chuàng)新場景，優(yōu)化生產環(huán)境并提質增效。

以Azure數字孿生服務為基礎的微軟工業(yè)元宇宙解決方案，并非具有單一的數字孿生技術服務能力，而是一個能夠與各種數字化平臺技術集成，構建跨行業(yè)、且端到端就緒的數字孿生解決方案的開放平臺服務，其開放的數字孿生服務將為更多行業(yè)轉型升級提供支持，點亮屬于數字化轉型時代的元宇宙星辰。