本期 · 導(dǎo)讀

　　為防止“智慧環(huán)保”炒概念、偏需求，本期特別關(guān)注環(huán)保智慧支撐“十四五”流域規(guī)劃的新動向，強(qiáng)調(diào)“智慧環(huán)保”應(yīng)該從環(huán)保智慧中吸取營養(yǎng)。因為智慧城市、智慧水務(wù)、智慧制造、智慧交通、智慧環(huán)保等智慧概念頗多，從概念到實踐，人們期待成功，難點和痛點都在于如何真正吸取行業(yè)智慧營養(yǎng)，實現(xiàn)鍛長板，補(bǔ)短板，展現(xiàn)真智慧。為實現(xiàn)“有河要有水，有水要有魚，有魚要有草，下河能游泳”的要求，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院提出4個規(guī)劃目標(biāo)，10個主要問題，18個成因、癥結(jié)，11個規(guī)劃項目大類，為流域環(huán)境治理智慧平臺理清了思路，點明了“輸入響應(yīng)、優(yōu)化調(diào)控”的路徑�？上驳氖�，環(huán)境保護(hù)業(yè)內(nèi)單位中國環(huán)境科學(xué)研究院、杭州市環(huán)保局、生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心正是遵循智慧環(huán)保的正確方向在行動。

　　學(xué)習(xí)寧振波和林雪萍兩位深諳數(shù)字孿生技術(shù)的專家論述，讓我們更懂得，數(shù)字孿生必須通過物理實體的數(shù)據(jù)驗證。為了避免智慧環(huán)保給公眾帶來虛假的信息，我們必須防止危險的數(shù)字孿生，堅持環(huán)保智慧支撐智慧環(huán)保。期望本期內(nèi)容能讓讀者更懂得環(huán)保智慧應(yīng)在有效推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用服務(wù)領(lǐng)域發(fā)力，智慧環(huán)保則應(yīng)保證讓生態(tài)環(huán)保行動更聰明一些、更智慧一些。這才是智慧環(huán)保源于環(huán)保智慧的真諦。

　　目 · 錄

　　一、特別關(guān)注：

　　環(huán)保智慧支撐“十四五”流域規(guī)劃

　　二、初見端倪：

　　智慧環(huán)保邁出的第一步

　　1、長江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)智慧決策平臺取得階段性進(jìn)展

　　2、基于數(shù)字杭州的智慧環(huán)保

　　3、飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境執(zhí)法衛(wèi)星遙感支持APP

　　三、業(yè)外啟示：

　　物理實體是皮，數(shù)字模型是毛

　　四、概念澄清：

　　數(shù)字孿生平臺萬能嗎？

　　五、智慧環(huán)保：

　　實踐加理念導(dǎo)向新實踐

　　1、從排污口水量在線監(jiān)測起步

　　2、智慧環(huán)保新理念

　　六、本刊評論員：

　　“智慧環(huán)保”源于環(huán)保智慧

　　一、特別關(guān)注：

　　環(huán)保智慧支撐“十四五”流域規(guī)劃

　　2020年7月27日，生態(tài)環(huán)境部召開重點流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十四五”規(guī)劃編制工作推進(jìn)會。生態(tài)環(huán)境部副部長翟青指出，在充分認(rèn)識“十四五”流域規(guī)劃重要性的同時，也要看到此次規(guī)劃編制的復(fù)雜性與挑戰(zhàn)性。

　　他表示，這次規(guī)劃編制與以往有很大的不同，一方面，更加注重生態(tài)要素，建立統(tǒng)籌水資源、水生態(tài)、水環(huán)境的規(guī)劃指標(biāo)體系，強(qiáng)調(diào)在目標(biāo)設(shè)置上有所突破。“我們提出了‘有河要有水，有水要有魚，有魚要有草，下河能游泳’的要求，希望通過幾年的努力，讓斷流的河流逐步恢復(fù)生態(tài)流量，生態(tài)功能遭到破壞的河湖逐步恢復(fù)水生動植物，形成良好的生態(tài)系統(tǒng)，對老百姓身邊的一些水體，進(jìn)一步改善水環(huán)境質(zhì)量，不斷滿足老百姓的景觀、休閑、垂釣、游泳等親水要求。”

　　另一方面，此次規(guī)劃注重實地調(diào)研和“開門編規(guī)劃”，自上而下與自下而上緊密結(jié)合，務(wù)求管用、好用、解決問題，在工作方式方法上進(jìn)行創(chuàng)新。

　　“目前，‘十四五’規(guī)劃編制工作已在全國各地全面推開。大家要明確一條基本原則，規(guī)劃務(wù)必要確保‘管用、好用、解決問題’，規(guī)劃編出來就是要用來指導(dǎo)工作的，決不能讓規(guī)劃只停留在紙面上，要充分學(xué)習(xí)借鑒試點城市的經(jīng)驗和做法，周密籌劃、扎實開展規(guī)劃編制工作。”翟青說。

　　生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院為此提出了“四個在哪里”，“十個主要問題”，“18個成因、癥結(jié)”的目標(biāo)、問題、結(jié)果導(dǎo)向建議，充滿了環(huán)保智慧。

　　   1、環(huán)保智慧系統(tǒng)目標(biāo)：

　　堅持問題導(dǎo)向、搞清“四個在哪里”，即搞清楚問題、癥結(jié)、對策、落實“四個在哪里”，拿出切實管用的辦法，確保編制出的規(guī)劃“管用、好用、解決問題”。

　　   2、環(huán)保智慧系統(tǒng)問題清單

　　以群眾身邊突出的水生態(tài)環(huán)境問題為重點，從水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水環(huán)境風(fēng)險等4個方面列出了10個主要問題，為對照檢查、識別問題提供了很好的分析工具。

　　1）水資源失衡：是否存在河流湖泊斷流干涸或生態(tài)流量（水位）不足等問題；

　　2）水環(huán)境超標(biāo)：是否存在飲用水水源地水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、黑臭水體、劣Ⅴ類或不達(dá)標(biāo)水體等問題；

　　3）水生態(tài)破壞：是否存在河湖生物完整性指數(shù)下降、河湖自凈能力降低、湖庫富營養(yǎng)化等問題；

　　4）水環(huán)境風(fēng)險：是否存在飲用水水源安全風(fēng)險、底泥灘涂重金屬污染風(fēng)險、重要水體環(huán)境風(fēng)險等問題。

　　   3、環(huán)保智慧系統(tǒng)癥結(jié)聚焦

　　針對10個主要問題，《技術(shù)大綱》提出了18個可能的成因，可為查找癥結(jié)提供方向指引。我國幅員遼闊、地勢復(fù)雜，各流域區(qū)域特點各異，應(yīng)從各流域各區(qū)域的實際出發(fā)，做足案頭功課，多方搜集問題線索。既要分析水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢、超標(biāo)指標(biāo)、超標(biāo)月份和水期以及污染空間分布，也要利用歷史衛(wèi)星遙感影像，識別河湖生態(tài)緩沖帶恢復(fù)、濕地建設(shè)等情況，總結(jié)提煉“河河不同、地地有別”的問題清單。重點在于18個癥結(jié)聚焦點：

　　1）水資源調(diào)控：區(qū)域用水結(jié)構(gòu)、水資源配置、閘壩下泄流量、再生水管理；

　　2）水環(huán)境控源：城鎮(zhèn)生活、工業(yè)等點源污染、農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染、治污水平及設(shè)施運行狀況；

　　3）水生態(tài)探源：漁業(yè)捕撈、侵占敏感生態(tài)空間、水利設(shè)施阻隔；

　　4）水風(fēng)險管理：河湖底泥重金屬累積風(fēng)險、交通運輸帶來的突發(fā)環(huán)境風(fēng)險、地質(zhì)原因?qū)е碌脑�生性風(fēng)險。

　　   4、環(huán)保智慧系統(tǒng)科學(xué)決策

　　從飲用水水源保護(hù)、污染減排、水資源保障、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)、水環(huán)境風(fēng)險防控等5個方面列出了可用的任務(wù)措施，并相應(yīng)地提出了飲用水水源地規(guī)范化建設(shè)、不達(dá)標(biāo)水源地達(dá)標(biāo)治理、城鎮(zhèn)污水處理及管網(wǎng)建設(shè)、工業(yè)污染防治、農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染防治、移動源污染防治、排污口整治、水資源優(yōu)化調(diào)度、區(qū)域再生水循環(huán)利用、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)、風(fēng)險預(yù)防共11個項目大類，可分項提出科學(xué)決策結(jié)論。

　　二、初見端倪：

　　智慧環(huán)保邁出的第一步

　　   1、長江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)智慧決策平臺取得階段性進(jìn)展

　　長江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)智慧決策平臺（一期）由中國環(huán)境科學(xué)研究院、生態(tài)環(huán)境部信息中心、長江委長江科學(xué)院、北京師范大學(xué)、中國環(huán)境監(jiān)測總站、生態(tài)環(huán)境部南京所、三峽集團(tuán)上�？睖y設(shè)計研究院聯(lián)合承擔(dān)。

平臺目標(biāo)：實現(xiàn)長江生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)互匯互享、智能決策。

　　提供服務(wù)：面向政府、科研單位、企業(yè)與公眾，提供多功能、智能化、綜合性的大數(shù)據(jù)科研和管理服務(wù)。

　　平臺設(shè)置六大功能模塊，包括數(shù)據(jù)共享、綜合展示、成果管理、決策支持、調(diào)度會商和輔助工具庫等模塊。目前，平臺已入庫400多個數(shù)據(jù)集，主要可以提供：水質(zhì)監(jiān)測、水污染排放、生態(tài)系統(tǒng)、氣象水文、水利水務(wù)、基礎(chǔ)地理、社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境知識、駐點成果、聯(lián)合研究等多元數(shù)據(jù)查看、下載；水環(huán)境質(zhì)量、污染源、水文、氣象及流域畫像等在線展示功能；實現(xiàn)駐點和聯(lián)合研究成果分類上報、審核入庫、進(jìn)度管理、成果集成等在線管理。

　　智慧決策平臺主要包括三個部分：

　　第一是長江流域數(shù)據(jù)匯集與優(yōu)化共享平臺。采集匯總長江流域重點城市各部門、各區(qū)域涉水?dāng)?shù)據(jù)和項目成果數(shù)據(jù)，采用時序數(shù)據(jù)庫、邊緣計算、分布式列存技術(shù)、數(shù)據(jù)湖架構(gòu)、數(shù)據(jù)治理、知識圖譜等技術(shù)手段，構(gòu)建自動化、實時化的綜合數(shù)據(jù)集。提出數(shù)據(jù)共享交換平臺解決方案，保障數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地傳輸、交換和共享，最終實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨數(shù)據(jù)庫、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)匯集及交換共享服務(wù)；解決長江流域海量、異構(gòu)的大數(shù)據(jù)存儲與管理難題；根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)分類分級共享功能。

　　第二是長江流域水質(zhì)目標(biāo)綜合決策支持系統(tǒng)。建立長江流域重點區(qū)域數(shù)據(jù)集，集成水專項等已有成果，構(gòu)建水環(huán)境模擬與預(yù)測系統(tǒng)、突發(fā)事件應(yīng)急決策系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境管控輔助決策系統(tǒng)、水質(zhì)目標(biāo)考核評價管理系統(tǒng)，構(gòu)建變化環(huán)境下的長江流域多要素綜合模擬技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上，通過開展技術(shù)評估、驗證和綜合集成，構(gòu)建長江流域水質(zhì)目標(biāo)綜合決策業(yè)務(wù)化平臺，提高長江流域水質(zhì)目標(biāo)綜合決策技術(shù)的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化水平。

　　第三是長江流域生態(tài)環(huán)境演示與會商系統(tǒng)。應(yīng)用優(yōu)勢技術(shù)，構(gòu)建長江重點流域和重點湖庫生態(tài)環(huán)境場景演示系統(tǒng)，進(jìn)行長江流域水環(huán)境問題的識別和預(yù)警，實現(xiàn)源數(shù)據(jù)——問題診斷——成因分析——決策支持的全過程演示。通過對重點流域和重點湖庫模型輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化解析處理，實現(xiàn)與控制單元劃分等空間信息的疊加，基于三維GIS和大數(shù)據(jù)技術(shù)，直觀呈現(xiàn)可視化的模型分析結(jié)果。構(gòu)建長江大保護(hù)決策會商系統(tǒng)，實現(xiàn)與政府、部門與機(jī)構(gòu)的互通互連。對突發(fā)應(yīng)急事件，進(jìn)行指揮調(diào)度，實現(xiàn)遠(yuǎn)程會商。

　　   2、基于數(shù)字杭州的智慧環(huán)保

　　2020年3月31日，習(xí)近平總書記在浙江省杭州市考察調(diào)研時指出，城市大腦是建設(shè)“數(shù)字杭州”的重要舉措，對杭州市運用城市大腦提升交通、文旅、衛(wèi)健等系統(tǒng)能力和創(chuàng)新成果表示肯定。

　　2016年，杭州在國內(nèi)率先提出城市大腦概念，通過大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等手段不斷探索“智慧城市”建設(shè)，努力打造“全國數(shù)字治理第一城”，為全國大城市治理數(shù)字化和現(xiàn)代化提供杭州樣本、貢獻(xiàn)杭州經(jīng)驗。國內(nèi)第一個提出建立污染源一源一檔動態(tài)管理系統(tǒng)、國內(nèi)第一個編制比較完整的智慧環(huán)保指導(dǎo)方案、在環(huán)境信息化探索的道路上自創(chuàng)“杭州模式”，而這些只是杭州市環(huán)保局環(huán)境信息化道路探索中的一個個亮點。

　　杭州環(huán)境信息化建設(shè)從2003年起步，2008年進(jìn)入系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)階段，2013年作為杭州建設(shè)智慧城市十大工程之一——“智慧環(huán)保”開始投入建設(shè)至今，雖與數(shù)據(jù)支撐決策還有距離，但已完成原始數(shù)據(jù)的積累，站上智慧環(huán)保的起跑線。

　　目前，杭州市環(huán)保局編制的《杭州市智慧環(huán)保系統(tǒng)總體規(guī)劃》回答了智慧環(huán)保為什么、做什么、怎么做的問題，使智慧環(huán)保從抽象的概念走向可操作層面。

　　以固廢動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)為例，完善的重點是門戶建設(shè)、污泥轉(zhuǎn)運全過程管理、醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)移RFID管理、GPS監(jiān)控管理、視頻監(jiān)控。污泥轉(zhuǎn)運的全過程管理是建設(shè)的亮點，融合了GPS定位、視頻監(jiān)控技術(shù)、信息卡聯(lián)網(wǎng)的方式。信息卡是全過程管理的核心，由環(huán)境信息中心為生產(chǎn)污泥的單位辦理。信息卡是運輸污泥企業(yè)的一卡通，可以將記錄的產(chǎn)廢單位信息，包括所產(chǎn)廢物等相關(guān)信息都傳輸?shù)揭苿咏K端上，可通過移動終端直接生成電子聯(lián)單，并可實現(xiàn)打印。

　　   3、飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境執(zhí)法衛(wèi)星遙感支持APP

　　水源地安全直接關(guān)系千家萬戶的飲用水安全，在近兩年如火如荼開展的水源地保護(hù)“攻堅戰(zhàn)”中，由生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心研發(fā)的水源遙感執(zhí)法系統(tǒng)，成為了三千名執(zhí)法人員的“必備武器”，大大提升了執(zhí)法效率和行業(yè)現(xiàn)代治理能力。

　　在國務(wù)院《全國集中式飲用水水源地環(huán)境保護(hù)專項行動方案》正式印發(fā)之時，生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心構(gòu)建了一套“上有衛(wèi)星遙感、下用APP執(zhí)法”的作業(yè)模式，針對水源保護(hù)區(qū)范圍大、分布廣，風(fēng)險源種類多且零散的特點，為執(zhí)法人員及時全面發(fā)現(xiàn)問題提供抓手。

　　系統(tǒng)包含移動端APP和網(wǎng)站端兩種模式，整合了水源地衛(wèi)星遙感專題信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、水源保護(hù)區(qū)邊界數(shù)據(jù)、水源地自查環(huán)境問題數(shù)據(jù)和水源地現(xiàn)場督查數(shù)據(jù)，融合了空間定位技術(shù)和空間信息分析技術(shù)。在衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)水源地問題后，推送到執(zhí)法人員的手機(jī)App上，讓每一個執(zhí)法人員知道‘我’在哪，執(zhí)法邊界在哪里，環(huán)境問題在哪里及如何到達(dá)目標(biāo)。

　　同時，網(wǎng)站端與水源遙感執(zhí)法APP的數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享與同步，考慮到了現(xiàn)場和管理人員的不同使用需求，網(wǎng)站版用于現(xiàn)場信息的審核、申訴和調(diào)度，起統(tǒng)籌管理作用。

　　兩者結(jié)合實現(xiàn)了水源地專項監(jiān)管的“三個一”，即

　　——業(yè)務(wù)流程一體化

　　——問題發(fā)現(xiàn)一張圖

　　——推進(jìn)整治一套表

　　系統(tǒng)已經(jīng)支持了2018年5月和9月的水源地專項的第一、二輪專項督查，2019年5月-6月的強(qiáng)化監(jiān)督（第一階段）水源地專項行動；累計幫助了3000余執(zhí)法人員完成對全國3000多個水源地的9176多個問題執(zhí)法，采集問題照片72000余張。利用統(tǒng)一規(guī)范和技術(shù)手段實現(xiàn)了部-省-市-縣四級數(shù)據(jù)的同步管理。

　　三、業(yè)外啟示：

　　物理實體是皮，數(shù)字模型是毛

　　寧振波教授在數(shù)字工業(yè)知識中心公眾號發(fā)表《數(shù)字化轉(zhuǎn)型的上甘嶺》，就傳統(tǒng)制造、數(shù)字化制造、智能制造的發(fā)展歷程提出：物理實體是皮，數(shù)字模型是毛，兩者的相互融合構(gòu)成了智能制造的基礎(chǔ)。這一論斷很值得從事智慧環(huán)保的IT人思考：沒有環(huán)保智慧，可能有智慧環(huán)保嗎？

　　摘引寧振波教授的部分觀點：

　　云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能或智能制造等技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，不是單獨存在的。如上圖所示，最底層是工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集，從產(chǎn)品的策劃、總體設(shè)計，到產(chǎn)品的仿真，到制造、檢測、試驗、運行維護(hù)到服務(wù)、支持、回收和退役的這個全過程，就是產(chǎn)品全生命周期（PLM）的研制體系。

　　初期是產(chǎn)品策劃、市場調(diào)研和設(shè)計，過程中要依靠大量的傳感器采集海量數(shù)據(jù)，這就是工業(yè)大數(shù)據(jù)。我們所應(yīng)用的三維CAD設(shè)計、三維產(chǎn)品設(shè)計要進(jìn)行仿真分析，需要大量的數(shù)據(jù)采集，這些數(shù)據(jù)都要一致，就要形成數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。所以數(shù)據(jù)采集，第一追求準(zhǔn)確性、第二追求完整性、第三追求實時性。這些數(shù)據(jù)重新構(gòu)成整個產(chǎn)品研制過程的模型，這個模型是實時的、真實的工業(yè)過程的模型。設(shè)計的模型是理論模型，設(shè)計仿真這種模型要做實物和理論模型的高度關(guān)聯(lián)性分析，理論和實踐的結(jié)合是工業(yè)軟件生存的基礎(chǔ)，用實踐來考核工業(yè)軟件的可靠性與實用性。

　　這些采集的數(shù)據(jù)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳遞到云平臺，云平臺的服務(wù)器與軟件做大量的實時分析，即《三體智能革命》中總結(jié)的16個字：狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行。實時分析分為兩部分：簡單分析在邊緣層進(jìn)行，復(fù)雜的分析在服務(wù)器層進(jìn)行。分析后上傳到頂層做人腦和機(jī)器結(jié)合的決策，此時人工智能和智能制造體系就起關(guān)鍵作用。決策結(jié)果通過精準(zhǔn)執(zhí)行反饋到一線，指導(dǎo)整個產(chǎn)品研發(fā)過程。

　　這個過程最重要的是集成電路（IC）和軟件。近幾年，諸多專家講到“云、大、移、物、智”，有了集成電路（IC）和工業(yè)軟件，能迅速搭建“云、大、移、物、智”體系。集成電路（IC）與工業(yè)軟件是中國制造業(yè)的基礎(chǔ)。在集成電路（IC）與工業(yè)軟件上進(jìn)行自主研發(fā)創(chuàng)新，才是中國智能制造發(fā)展的未來。

　　如何考核一個企業(yè)的數(shù)字化水平？機(jī)械加工企業(yè)的制造依據(jù)是三維模型，而不是二維圖紙。以此為考核標(biāo)準(zhǔn)，中國99.9%的制造業(yè)企業(yè)仍然不是數(shù)字化，這就是為什么我稱之為數(shù)字化轉(zhuǎn)型上甘嶺。

　　基于藍(lán)圖的工業(yè)制造是第一次工業(yè)革命的結(jié)果，在設(shè)計流程不變的基礎(chǔ)上，利用工業(yè)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，即節(jié)省時間，又能保存完整的原始數(shù)據(jù)，將不可仿真的二維設(shè)計變成可仿真的三維數(shù)字模型，這在工業(yè)設(shè)計上又是一個質(zhì)的飛躍。過去，把計算機(jī)軟件用在已有的工業(yè)流程中，利用單個軟件的應(yīng)用已達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的，但這并沒能形成一個體系，只能算簡單意義的信息化改革。從材料到產(chǎn)品全架構(gòu)的數(shù)字化模型，層層架構(gòu)實現(xiàn)數(shù)字化仿真，多專業(yè)實現(xiàn)建模仿真，最終裝配成一個仿真的產(chǎn)品。在虛擬空間中完成產(chǎn)品的設(shè)計及生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)問題后進(jìn)行模型的修改，通過網(wǎng)絡(luò)快速迭代產(chǎn)品設(shè)計信息，實現(xiàn)工藝設(shè)計與試制試驗并行進(jìn)行，這才是真正的工業(yè)革命！

　　用計算分析和數(shù)字化仿真，來指導(dǎo)、簡化、減少甚至取消物理試驗，這才是工業(yè)軟件的真正意義。物理試驗生成數(shù)據(jù)，與理論數(shù)據(jù)重新進(jìn)行對比分析，如此反復(fù)迭代，減少甚至取消物理試驗的次數(shù)，大大降低產(chǎn)品研發(fā)成本。以飛機(jī)為例，每次風(fēng)洞試驗都需要耗費大量費用，利用數(shù)字化仿真，做了大量的CAE試驗后，波音787減少了60%的風(fēng)洞試驗，這無疑節(jié)省了巨大的研發(fā)成本，并且提高了質(zhì)量與速度。

　　以上這個階段我稱之為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的上甘嶺，也是產(chǎn)品全生命周期承上啟下的關(guān)鍵部分。這部分最難的是工藝設(shè)計，如何把三維產(chǎn)品的設(shè)計和仿真模型工業(yè)可用，而不是手工可用。有國外的一份數(shù)據(jù)表明，基于三維工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計所消耗的資金與時間成本是20%-30%，加工生產(chǎn)所消耗的資金與時間成本也是20%-30%，工藝設(shè)計則需要消耗的資金與時間成本是40%-60%，所以說，工藝設(shè)計的轉(zhuǎn)型給企業(yè)帶來的效益是巨大的。但中國大部分企業(yè)拘泥于傳統(tǒng)的思想，沒有跨越這一重要轉(zhuǎn)型的鴻溝。

　　四、概念澄清：

　　數(shù)字孿生平臺萬能嗎？

　　IT公司常用數(shù)字孿生平臺介紹自己的萬能特征，脫離生態(tài)（水生、陸生）、水（水資源、水環(huán)境、水生態(tài)）、氣（大氣物理、大氣化學(xué)、氣象災(zāi)害）、土（環(huán)境本底、城市地塊、農(nóng)業(yè)地塊）、固廢（垃圾分類、無害化、資源化、能源化技術(shù)、危險廢物）等不同環(huán)境領(lǐng)域的物理意義差異和地帶性特征，能正確完成數(shù)據(jù)收集、信息轉(zhuǎn)化、決策分析、見諸效益這一智慧過程嗎？

　　通常，介紹數(shù)字孿生平臺是概念性的，說明平臺具備仿真設(shè)備、仿真組態(tài)、工業(yè)模型平臺、分析沙箱、物聯(lián)設(shè)備管理等功能，實現(xiàn)面向設(shè)備、產(chǎn)線、企業(yè)級的全過程數(shù)字化表現(xiàn)、全生命周期的數(shù)據(jù)互聯(lián)。將算法模型嵌入到數(shù)字孿生平臺中，實時接入并運算部署在生產(chǎn)線上的傳感器采集的生產(chǎn)工藝和狀態(tài)數(shù)據(jù)，挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)價值，助力企業(yè)在設(shè)備精益管理、提質(zhì)增效、節(jié)能降耗等方面實現(xiàn)工藝過程數(shù)字化、智能化。給用戶一種錯覺，這是個萬能工具，拿來就能用。其實不然。

　　林雪萍教授在《數(shù)字孿生：第四象限的崛起》文章中對數(shù)字孿生有很明確的警示：與其迷戀數(shù)字孿生的魔力（其實沒有），不如借機(jī)大力熏陶和推動系統(tǒng)工程思維的落地，否則數(shù)字孿生真的變成了一種推銷工具軟件的最好廣告語。

　　數(shù)字孿生被看成是“把物理系統(tǒng)的數(shù)字化信息，重新構(gòu)建成一個獨立體”。而美國宇航局NASA在2010年發(fā)布的《模擬仿真技術(shù)路線圖》則應(yīng)該最早地在文獻(xiàn)中明確提出了數(shù)字孿生的概念。

　　數(shù)字孿生跟傳統(tǒng)的模型、軟件，最大的不同在于，它是自生長的動態(tài)模型。

　　一個產(chǎn)品交付用戶之后，由于網(wǎng)絡(luò)的無處不再，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憷�性，追蹤一個實體以及根據(jù)它的模型進(jìn)行仿真，都變得觸手可得。在用戶側(cè)出現(xiàn)了的數(shù)字空間的全新疆土。原本空蕩的第四象限，有了新主人。數(shù)字孿生，它既呼應(yīng)了物理產(chǎn)品的存在，同時也跟用戶的使用息息相關(guān)。安靜的第四象限，由于數(shù)字孿生的出現(xiàn)而變得熱鬧起來。

　　圖1  第四象限的新主人

　　在沒有數(shù)字孿生之前，三個象限有兩個信息流通道，設(shè)計與制造之間是雙向通道，這是信息空間和物理空間的交互。