端到端就緒的PaaS平臺服務，三個維度讀懂Azure數(shù)字孿生

小編說：歡迎來到微軟“進博會”特輯！2021年中國國際進口博覽會即將開始。今年以來，元宇宙（Metaverse）火遍全球，而 “Metaverse” 一詞源于1992年出版的科幻小說《雪崩》（Snow Crash），它描述了一個網(wǎng)絡化的虛擬現(xiàn)實世界。在這個虛擬現(xiàn)實中，人們以自己設計的形象出現(xiàn)，像玩游戲一樣從事真實世界中存在或者不存在的活動，并可以與現(xiàn)實世界互動。

回頭來看，“元宇宙”這樣一個科幻概念的突然火熱，既和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展、數(shù)字空間越發(fā)真實化、數(shù)字空間和現(xiàn)實空間日益融合有關，但背后也反映了這樣一個全新的發(fā)展方向，那就是物聯(lián)網(wǎng)與產業(yè)數(shù)字化的結合已成不可逆的趨勢，特別是借助數(shù)字孿生（Digital Twins）這樣的新技術，企業(yè)可通過可視化手段解決數(shù)字化轉型中存在的應用架構復雜、管理工具分散、認知效率低、缺乏全景分析和掌控能力等問題，由此加速數(shù)字化轉型的步伐。

也正因此，Gartner 此前就曾連續(xù)三年（2017—2019年）將數(shù)字孿生列為十大新興技術之一，而根據(jù) IDC 的報告顯示，到2020年底，65%的制造企業(yè)將利用數(shù)字孿生運營產品和/或資產，25%的企業(yè)希望借助數(shù)字孿生降低質量缺陷成本和服務交付成本，可見數(shù)字孿生在企業(yè)數(shù)字化轉型中擁有著巨大的應用前景和空間。

在此過程中，作為物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生領域的探索者和推動者，通過多年的技術沉淀和實踐驗證，微軟也打造出了一套端到端就緒的 Azure 數(shù)字孿生（Azure Digital Twins）服務，今天越來越多的企業(yè)都可利用基于 Azure 數(shù)字孿生的領域專業(yè)知識來構建自定義的連接解決方案，從而更好地推動產品改進、運營優(yōu)化、實現(xiàn)成本降低和客戶體驗的突破。

那么，什么是微軟的 Azure 數(shù)字孿生服務？作為目前市場領先的端到端就緒的數(shù)字孿生 PaaS 服務，Azure 數(shù)字孿生服務有何獨特的優(yōu)勢？更為關鍵的是，在 Azure 數(shù)字孿生的“加持”之下，企業(yè)又能夠構建出哪些新技術，新能力和新服務呢？

撬動企業(yè)數(shù)字化轉型的新支點

當前，數(shù)字孿生在學術界和企業(yè)界有多種不同的定義和理解，但從根本上講，數(shù)字孿生是以數(shù)字化的形式對某一物理實體過去和目前的行為或流程進行動態(tài)呈現(xiàn)和反饋，它的真正作用在于能夠在物理世界和數(shù)字世界之間全面建立準實時的關系，而這也是它最大的價值所在。

與此同時，過去一段時間以來，隨著“新基建”的提速，在建筑行業(yè)和智慧城市的數(shù)字化轉型中，往往也通過借助 BIM （建筑信息模型）或 CIM （城市信息模型）技術來實現(xiàn)信息的可視化，這些技術也具有全域全時、精準映射、虛實交互、仿真模擬等能力，同樣也成為了“新基建”下建筑地產、智慧城市等領域必備的新型基礎設施。

雖然借助 BIM 或 CIM 等技術，的確可以把建筑、樓宇、城市等領域的物理世界“可視化”出來，再加上三維模型的應用，這讓很多人誤以為基于三維模型的虛擬可視化就是數(shù)字孿生，但微軟認為，“可視化”僅僅只是數(shù)字孿生的一個應用場景而已，數(shù)字孿生本質上要解決的，是要在數(shù)字世界中反映出現(xiàn)實世界中的物理對象、物理對象之間的交互，以及由這些對象參與驅動的業(yè)務流程，并結合各種實時數(shù)據(jù)，構建真正的數(shù)字孿生應用來解決企業(yè)的實際問題。因此如何借助物聯(lián)網(wǎng)技術去獲取來自物理世界的數(shù)據(jù)，如何借助數(shù)據(jù)建立物理環(huán)境的數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)企業(yè)運營、產品研發(fā)設計和生產工藝流程等領域的效率改善和優(yōu)化，讓企業(yè)真正通過新技術得到實實在在的業(yè)務價值，才是數(shù)字孿生最重要的方向和目的。

確實如此，今天數(shù)字孿生之所以“炙手可熱”，成為整個市場，尤其是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)智能制造等領域優(yōu)化整個制造價值鏈和創(chuàng)新新產品的關鍵工具，歸根結底在于數(shù)字孿生可以真正幫助物理資產實現(xiàn)從“隱”到“顯”的重要切入點，讓企業(yè)有機會看清物理資產現(xiàn)在正在發(fā)生或未來可能發(fā)生的具體情況，從而實現(xiàn)對其有效的監(jiān)測、預測分析和優(yōu)化。

例如，在產品研發(fā)方面，工程師可以從數(shù)字孿生中獲益，因為它有助于在發(fā)布前測試即將推出的產品的可行性；在設計定制方面，數(shù)字孿生也能幫助企業(yè)設計多種類型的產品，并為其客戶提供個性化的產品和服務；而在車間性能改進方面， 數(shù)字孿生同樣有助于監(jiān)控和分析成品，幫助工程師發(fā)現(xiàn)批次中的缺陷和低性能產品；此外，在預測性維護方面，數(shù)字孿生更是可以幫助制造商預測機器的潛在停機時間，通過最大限度地減少非增值維護活動時間來提高整體的生產效率。

從這個角度來說，微軟所推出的數(shù)字孿生服務，不僅僅只具有單一的數(shù)字孿生技術服務能力，而是一個能夠與各種數(shù)字化平臺技術集成，構建跨行業(yè)、且端到端就緒的數(shù)字孿生解決方案的開放平臺服務；同時，它不單單適用于智能制造、智能樓宇等行業(yè)，它的開放數(shù)字孿生服務能力可以“復用”到醫(yī)療、農業(yè)、教育、能源等行業(yè)，由此賦能并加速各行各業(yè)的企業(yè)數(shù)字化轉型。

不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)字孿生技術能夠解決困擾人們已久的數(shù)字世界和物理世界連接交互的問題，它充分利用數(shù)據(jù)、模型、智能并集成多學科的技術，不僅能夠在數(shù)字世界中模擬出小到一顆螺絲、大到一座城市，甚至精密復雜的各種設備，因此不僅具有強大的落地應用價值，更是撬動企業(yè)數(shù)字化轉型的新支點。

三個維度讀懂 Azure 數(shù)字孿生

也正是洞察到這種新的變化，作為物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生領域的探索者和推動者，微軟也“與時俱進”推出了 Azure 數(shù)字孿生服務，它不僅是微軟在云計算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)建模、人工智能、混合現(xiàn)實等技術創(chuàng)新領域的“集大成者”，更是微軟在數(shù)字孿生領域經(jīng)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，具體來看：

首先，在 Azure 數(shù)字孿生服務的輸入環(huán)節(jié)中（INPUT），用戶可借助微軟在物聯(lián)網(wǎng)領域的強大技術實力，實現(xiàn)物理環(huán)境中的人、機、物的互聯(lián)，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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)設備，這樣用戶就可以安全可靠地連接數(shù)百萬臺設備及其后端解決方案，且目前幾乎任何的設備都可以連接到 Azure IoT Hub；此外，通過 Workflow integration 及 REST APIs 等方式，用戶也可完成工作流集成和業(yè)務系統(tǒng)/服務的集成，向 Azure 數(shù)字孿生服務提供用于數(shù)字孿生應用所需要實時和建模數(shù)據(jù)。

其次，在 Azure 數(shù)字孿生服務的實時執(zhí)行環(huán)境中（LIVE EXECUTION ENVIRONMENT），用戶可通過微軟提供的開放數(shù)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(xiàn)實環(huán)境的數(shù)字孿生自定義域模型，并根據(jù)模型的定義在數(shù)字孿生服務中創(chuàng)建模型的實體，構建出反映現(xiàn)實世界的數(shù)字孿生圖譜。同時利用Azure數(shù)字孿生資源管理器（Azure Digital Twins Explorer），可以直觀地可視化 Azure 數(shù)字孿生圖譜（Azure Digital Twins Graph），這樣就可以以更加直接和直觀的方式，通過圖形化的形式完成和用戶（主要是開發(fā)者）的交互。

其中，Azure 數(shù)字孿生服務中提供的開放的數(shù)字孿生建模語言，是采用 JSON-LD 語言進行模型定義的，簡稱 DTDL。它可根據(jù)屬性、遙測、命令、組件和關系等來描述數(shù)字孿生模型。在此基礎上，借助其實時執(zhí)行環(huán)境所提供的 REST API 和類 SQL 的查詢引擎，可方便地根據(jù)所建立的數(shù)字孿生模型構建數(shù)字孿生實體進而建立完全反映現(xiàn)實環(huán)境的數(shù)字孿生圖譜。同時 Azure 數(shù)字孿生提供了豐富的事件系統(tǒng)，能夠使數(shù)字孿生圖譜實體跟上數(shù)據(jù)處理和業(yè)務邏輯的變化，用戶也可以利用其事件輸出端口連接外部分析計算資源（如 Azure Functions），以靈活的自定義方式來驅動數(shù)據(jù)的分析處理。除此之外，用戶也能夠使用 Azure 數(shù)字孿生的提供的強大 API 查詢功能，從實時執(zhí)行環(huán)境中提取“見解”，包括屬性值、關系、關系屬性、模型信息等，進而實時展現(xiàn)出數(shù)字孿生的應用價值。

最后，在 Azure 數(shù)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(shù)據(jù)，讓企業(yè)實現(xiàn)更大的洞察力和分析能力，由此指導企業(yè)去做相應的業(yè)務決策。

具體包括用戶可將 Azure 數(shù)字孿生連接到時序見解 (TSI)，以跟蹤每個孿生的時序歷史記錄，也能將時序見解中的時序模型與 Azure 數(shù)字孿生中的源保持一致；同時，用戶也可以在 Azure Data Lake 中存儲 Azure 數(shù)字孿生數(shù)據(jù)；此外，用戶也能通過使用 Azure Synapse Analytics 或其他微軟提供的數(shù)據(jù)分析工具分析 Azure 數(shù)字孿生數(shù)據(jù)，并能夠將較大的工作流與邏輯應用集成，最終讓數(shù)字孿生服務發(fā)揮出更大的作用與價值。

換句話說，通過微軟所提供的端到端就緒的 Azure 數(shù)字孿生服務平臺，企業(yè)就能實現(xiàn)工廠中的生產過程控制以及優(yōu)化，樓宇地產中的能源管理和優(yōu)化等各種應用場景的數(shù)字孿生應用解決方案，此外微軟還將 Azure 數(shù)字孿生服務同各種不同的體驗終端和應用連接起來，如 Web 應用、移動 APP、MR、Office365等，以實現(xiàn)各種不同的用戶體驗，這樣就提供了一整套全面的基于數(shù)字孿生的解決方案。

值得一提的是，和市場上其他的解決方案相比，Azure 數(shù)字孿生還有著三個方面的獨特優(yōu)勢：一是，它不僅是業(yè)界首個端到端就緒的數(shù)字孿生服務，更是業(yè)界率先實現(xiàn)落地的數(shù)字孿生服務；二是，Azure 數(shù)字孿生同時也是一個 PaaS 平臺型服務，“PaaS 化”的最大價值在于，用戶可以“拿來即用”，這樣就有更多的時間專注于業(yè)務的創(chuàng)新上，且通過“PaaS 化”的交付方式，用戶在提升效率的同時也能實現(xiàn)整體 TCO 成本的降低；三是，Azure 數(shù)字孿生既能賦能開發(fā)者，為開發(fā)者提供建模語言和數(shù)字孿生圖譜等服務，更能賦能最終的用戶，讓用戶能夠“所建即所得”，最大化的發(fā)揮出數(shù)字孿生所帶來的全新價值。

由此可見，通過全面解讀 Azure 數(shù)字孿生提供的技術能力，Azure 數(shù)字孿生是真正地端到端就緒的數(shù)字孿生 PaaS 服務，它基于微軟成熟可靠的云技術產品、沉淀了微軟多年來在云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)字孿生等領域的經(jīng)驗和實踐，同時它還從企業(yè)實際的需求本源出發(fā)，讓新技術和新服務更靠近用戶，是“名副其實”的基于用戶使用視角的數(shù)字孿生服務平臺，不僅為企業(yè)廣泛應用數(shù)字孿生，并基于數(shù)字孿生實現(xiàn)更多的數(shù)字化業(yè)務創(chuàng)新，更提供了全新的選擇和全新的體驗。

讓數(shù)字孿生體驗“更上一層樓”

那么，為何說 Azure 數(shù)字孿生既是一種新技術和新服務，更能帶來全新的體驗呢？背后的核心在于微軟 HoloLens 混合現(xiàn)實技術，可以和數(shù)字孿生服務一起，提供一種更加直觀的數(shù)據(jù)疊加和立體視覺效果，能夠在操作培訓、遠程協(xié)同與支持、維修巡檢等不同的應用場景中，讓企業(yè)的業(yè)務人員也能通過“可視化”的標準前端產品，快速理解并融入到數(shù)字孿生體中進行實操工作，最終達到業(yè)務優(yōu)化、效率提升等目標。

事實上，在微軟所提供的端到端就緒的 Azure 數(shù)字孿生服務中，基于 HoloLens 所提供的數(shù)字孿生混合現(xiàn)實服務正如“皇冠上的明珠”，無論是展現(xiàn)的形式，以及在實際應用場景中能夠發(fā)揮的作用不但是非?！办趴帷?，同時也能帶來前所未有的新體驗。

而更為重要的是，圍繞 Azure 數(shù)字孿生混合現(xiàn)實服務的落地，微軟 Azure 智能云平臺也提供了大量的支持，包括前端混合現(xiàn)實的接入支持，也包括物理世界中的數(shù)字信號采集或者設備的管理，同時在后端的數(shù)據(jù)服務上，微軟也可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型，提供不同的存儲服務，以及利用數(shù)倉做一些數(shù)據(jù)分析服務，最后形成一個非常好的用戶端的使用體驗，因此微軟 Azure 智能云平臺和 Hololens 這個端的互動和支持的服務不僅是非常領先的，也是業(yè)界中走在靠前的。

總的來看，在數(shù)字孿生領域，微軟不僅提供就緒的 Azure 數(shù)字孿生 PaaS 服務平臺，更通過獨有的“云+端”的交互新體驗，幫助每一個行業(yè)，每一家企業(yè)整合和簡化所需要的一切，真正為企業(yè)借助數(shù)字孿生服務實現(xiàn)業(yè)務的創(chuàng)新，并加速數(shù)字化轉型構筑了堅實的創(chuàng)新基石，而這也正是微軟在數(shù)字孿生領域始終領先于時代，更創(chuàng)造時代的真實寫照。

別走開！還有福利

讀完這篇文章，是不是對微軟的 Azure 數(shù)字孿生有了更多理解呢？