制造業(yè)如虎添翼：工業(yè)4.0與數(shù)字孿生

德勤

數(shù)字孿生在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)有多種應(yīng)用形式，能夠?qū)崟r(shí)解決過(guò)去無(wú)法解決的問(wèn)題，創(chuàng)造幾年前幾乎不可想象的價(jià)值。

生產(chǎn)流程數(shù)字化趨勢(shì)日益明顯，已是大勢(shì)所趨。受此趨勢(shì)影響，大量企業(yè)努力尋求有效策略，以期從運(yùn)營(yíng)和戰(zhàn)略層面推動(dòng)實(shí)際價(jià)值的創(chuàng)造。

數(shù)字化解決方案的確能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)巨大價(jià)值，達(dá)到互聯(lián)智能技術(shù)出現(xiàn)前無(wú)法企及的水平。數(shù)字孿生是近期的熱門(mén)概念，物理實(shí)體或流程的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)字化鏡像，有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)績(jī)效提升。

直至今日，由于數(shù)字技術(shù)能力有限，且計(jì)算、存儲(chǔ)和寬帶成本過(guò)于高昂，數(shù)字孿生及其海量數(shù)據(jù)處理對(duì)于多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)難以掌控的領(lǐng)域。

但近年來(lái)，這些不利因素已大大減少。成本的大幅降低和能力的顯著提升引發(fā)了巨大變化。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人得以綜合信息技術(shù)和運(yùn)營(yíng)技術(shù)，創(chuàng)建和利用數(shù)字孿生。

數(shù)字孿生為何如此重要？企業(yè)為何應(yīng)當(dāng)考慮采用該技術(shù)？利用數(shù)字孿生，企業(yè)能夠自設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段起，以數(shù)字化的形式完整記錄整個(gè)產(chǎn)品生命周期。企業(yè)因此不僅可以了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還能了解產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)和實(shí)際應(yīng)用情況。創(chuàng)建數(shù)字孿生有助于企業(yè)加快新品上市速度，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，改善不足，開(kāi)發(fā)新的經(jīng)營(yíng)模式，進(jìn)而提高收益。

數(shù)字孿生能夠讓企業(yè)更加快捷地檢測(cè)和解決實(shí)際問(wèn)題，提高預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，并最終更好地服務(wù)客戶。有了這種智能架構(gòu)設(shè)計(jì)，企業(yè)能夠以更快的速度不斷創(chuàng)造價(jià)值和收益。

一家企業(yè)很難在創(chuàng)建數(shù)字孿生過(guò)程中同時(shí)覆蓋以上所有領(lǐng)域。創(chuàng)建數(shù)字孿生的關(guān)鍵在于先從某一領(lǐng)域入手，在該領(lǐng)域創(chuàng)造價(jià)值后再繼續(xù)推廣到其他領(lǐng)域。但在此之前，企業(yè)首先應(yīng)當(dāng)了解數(shù)字孿生的定義和創(chuàng)建方式，以免在創(chuàng)建數(shù)字孿生的過(guò)程中不知所措。我們將在下文對(duì)數(shù)字孿生進(jìn)行探討，包括其定義、創(chuàng)建方式、如何驅(qū)動(dòng)價(jià)值創(chuàng)造、典型的實(shí)際應(yīng)用以及企業(yè)如何為數(shù)字孿生規(guī)劃做好相關(guān)準(zhǔn)備。

數(shù)字孿生的定義與價(jià)值

數(shù)字孿生在業(yè)界和學(xué)術(shù)界有多種不同的定義，但業(yè)界和學(xué)術(shù)界均未對(duì)數(shù)字孿生的流程層面給予足夠重視。部分定義認(rèn)為，數(shù)字孿生是一件成品的綜合模型，可反映產(chǎn)品的所有生產(chǎn)缺陷，同時(shí)該模型還將隨著產(chǎn)品的使用持續(xù)更新，反映產(chǎn)品的消耗磨損情況。其他一些廣泛采用的定義認(rèn)為，數(shù)字孿生是基于傳感器所建立的某一物理實(shí)體的數(shù)字化模型，可模擬現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物。

從根本上講，數(shù)字孿生是以數(shù)字化的形式對(duì)某一物理實(shí)體過(guò)去和目前的行為或流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，有助于提升企業(yè)績(jī)效。數(shù)字孿生以針對(duì)眾多層面持續(xù)、實(shí)時(shí)開(kāi)展的大量物理世界數(shù)據(jù)檢測(cè)為基礎(chǔ)。

該檢測(cè)可通過(guò)數(shù)字化的形式對(duì)某一物理實(shí)體或流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，從而有效反映系統(tǒng)運(yùn)行情況。企業(yè)可根據(jù)所獲得的信息采取實(shí)際行動(dòng)，例如調(diào)整產(chǎn)品設(shè)計(jì)或生產(chǎn)流程。

數(shù)字孿生不同于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），也并非另一種以傳感器為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

數(shù)字孿生的功能遠(yuǎn)高于這兩者。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完全局限于計(jì)算機(jī)模擬的環(huán)境中，在復(fù)雜環(huán)境建模方面取得了一定成效。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能比數(shù)字孿生簡(jiǎn)單，可用于位置檢測(cè)和整個(gè)組件的診斷，但無(wú)法對(duì)不同組件間的相互作用和整個(gè)生命周期過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)字孿生的真正功能在于能夠在物理世界和數(shù)字世界之間全面建立準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系，這也是該技術(shù)的價(jià)值所在?；诋a(chǎn)品或流程現(xiàn)實(shí)情況與虛擬情況之間的交互，數(shù)字孿生能夠創(chuàng)造更加豐富的模型，從而對(duì)不可預(yù)測(cè)的情況進(jìn)行更加真實(shí)和全面的檢測(cè)。

隨著計(jì)算能力的提升和成本的降低，如今我們可采用大量的處理架構(gòu)和先進(jìn)的算法分析互式檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)而獲得實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)反饋，并開(kāi)展離線分析。數(shù)字孿生的上述功能將引發(fā)設(shè)計(jì)和流程的根本性變革，這是目前的方法幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)字孿生主要用于復(fù)雜資產(chǎn)或流程建模。復(fù)雜資產(chǎn)或流程會(huì)與周圍的環(huán)境發(fā)生不同形式的交互作用，因此很難在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)開(kāi)展結(jié)果預(yù)測(cè)。數(shù)字孿生的創(chuàng)建可結(jié)合各種不同的實(shí)際情況，以實(shí)現(xiàn)不同目的。例如，數(shù)字孿生有時(shí)會(huì)用于模擬噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和大型礦用卡車等復(fù)雜部署資產(chǎn)，以監(jiān)測(cè)和評(píng)估資產(chǎn)使用過(guò)程中的磨損和壓力承受情況。

該類數(shù)字孿生應(yīng)用所產(chǎn)生的重要信息將影響未來(lái)的資產(chǎn)設(shè)計(jì)。風(fēng)電場(chǎng)可通過(guò)數(shù)字孿生了解運(yùn)營(yíng)效率低下的原因。除此之外，還存在大量其他與部署資產(chǎn)相關(guān)的數(shù)字孿生應(yīng)用情況。

從根本上講，數(shù)字孿生是以數(shù)字化的形式對(duì)某一物理實(shí)體過(guò)去和目前的行為或流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，有助于提升企業(yè)績(jī)效。將數(shù)字孿生應(yīng)用于部署資產(chǎn)能夠提供深刻洞見(jiàn)，而將數(shù)字孿生應(yīng)用于生產(chǎn)流程則能夠產(chǎn)生功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。

圖1呈現(xiàn)了物理世界中某一生產(chǎn)流程的模型及其在數(shù)字世界中的數(shù)字化鏡像。數(shù)字孿生是對(duì)工廠環(huán)境中實(shí)際情況的準(zhǔn)實(shí)時(shí)虛擬復(fù)制。實(shí)際生產(chǎn)流程中部署了數(shù)以千計(jì)的傳感器，共同收集各個(gè)不同層面的數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)機(jī)械的行為特征、半成品（厚度、顏色質(zhì)地、硬度、轉(zhuǎn)矩、速度等）以及工廠內(nèi)部的環(huán)境狀況等。該數(shù)據(jù)不斷傳輸至數(shù)字孿生應(yīng)用程序，并由該程序完成數(shù)據(jù)聚合。

圖1的模型呈現(xiàn)了五大驅(qū)動(dòng)要素—物理世界的傳感器和促動(dòng)器、集成、數(shù)據(jù)和分析以及持續(xù)更新的數(shù)字孿生應(yīng)用程序。以下是對(duì)圖1這些構(gòu)成要素的概括性介紹：

傳感器—生產(chǎn)流程中配置的傳感器可發(fā)出信號(hào)，數(shù)字孿生可通過(guò)信號(hào)獲取實(shí)際流程相關(guān)的運(yùn)營(yíng)和環(huán)境數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)—傳感器提供的實(shí)際運(yùn)營(yíng)和環(huán)境數(shù)據(jù)將在聚合后與企業(yè)數(shù)據(jù)合并，企業(yè)數(shù)據(jù)包括物料清單、企業(yè)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)規(guī)范等。其他類型的數(shù)據(jù)還包括工程圖紙、外部數(shù)據(jù)源連接以及客戶投訴記錄等。

集成—傳感器通過(guò)集成技術(shù)（包括邊緣、通信接口和安全）達(dá)成物理世界與數(shù)字世界之間的數(shù)據(jù)傳輸。

分析—數(shù)字孿生利用分析技術(shù)開(kāi)展算法模擬和可視化程序，進(jìn)而分析數(shù)據(jù)，提供洞見(jiàn)。

數(shù)字孿生—圖1的“數(shù)字化”層面是指數(shù)字孿生本身。該應(yīng)用程序綜合以上所有要素，建立物理實(shí)體和流程的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)字化模型。數(shù)字孿生旨在識(shí)別不同層面偏離理想狀態(tài)的異常情況。無(wú)論是數(shù)字孿生出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤（希望不是），還是分析結(jié)果顯示應(yīng)削減成本、提升質(zhì)量、提高效率，出現(xiàn)偏離情況即意味著需開(kāi)展運(yùn)營(yíng)優(yōu)化。企業(yè)將最終根據(jù)分析結(jié)果采取實(shí)際行動(dòng)。

促動(dòng)器—若確定應(yīng)當(dāng)采取實(shí)際行動(dòng)，則數(shù)字孿生將在人工干預(yù)的情況下通過(guò)促動(dòng)器展開(kāi)實(shí)際行動(dòng)，推進(jìn)實(shí)際流程的開(kāi)展。

實(shí)際流程（或物理實(shí)體）及其數(shù)字虛擬鏡像明顯比簡(jiǎn)單的模型或結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。當(dāng)然，圖1的模型只是一個(gè)數(shù)字孿生結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)呈現(xiàn)產(chǎn)品生命周期的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。我們的模型旨在呈現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界之間的映射所具備的集成、全面和交互特征。這一架構(gòu)可幫助企業(yè)了解并著手創(chuàng)建數(shù)字孿生。

創(chuàng)建數(shù)字孿生

如何創(chuàng)建數(shù)字孿生呢？總體上，數(shù)字孿生的創(chuàng)建包含兩個(gè)主要關(guān)注領(lǐng)域：1.設(shè)計(jì)數(shù)字孿生的流程和產(chǎn)品生命周期的信息要求—從資產(chǎn)的設(shè)計(jì)到資產(chǎn)在真實(shí)世界中的現(xiàn)場(chǎng)使用和維護(hù)；2.創(chuàng)建使能技術(shù)，整合真實(shí)資產(chǎn)及其數(shù)字孿生，使傳感器數(shù)據(jù)與企業(yè)核心系統(tǒng)中的運(yùn)營(yíng)和交易信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流動(dòng)—正如概念體系架構(gòu)中所闡述的。

創(chuàng)建數(shù)字孿生，首先要進(jìn)行流程設(shè)計(jì)。數(shù)字孿生建模流程和集成點(diǎn)是什么？應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的流程設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)展示業(yè)務(wù)流程、流程管理人員、業(yè)務(wù)應(yīng)用程序、信息以及物理資產(chǎn)之間如何進(jìn)行交互。創(chuàng)建相關(guān)圖表，連接生產(chǎn)流程與應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)需求以及創(chuàng)建數(shù)字孿生所需的傳感器信息類型。

流程設(shè)計(jì)將通過(guò)多種特性獲得增強(qiáng)，提升成本、時(shí)間或資產(chǎn)效益。這些均構(gòu)成數(shù)字孿生的基礎(chǔ)假設(shè)，數(shù)字孿生的增強(qiáng)效能應(yīng)于此開(kāi)始。

數(shù)字孿生概念體系架構(gòu)（圖2）可視為圖1制造流程數(shù)字孿生模型組成部分的擴(kuò)展視圖或內(nèi)部視圖，相同的基本原則也可應(yīng)用于任何數(shù)字孿生設(shè)置。該概念性體系架構(gòu)可分為更易于理解的六大步驟，如下：

創(chuàng)建。創(chuàng)建步驟包括給物理過(guò)程配備大量傳感器，以檢測(cè)獲取物理過(guò)程及其環(huán)境的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)大體上可分為兩類：

1.生產(chǎn)性資產(chǎn)（包括多種在建項(xiàng)目）的物理性能標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)操作數(shù)據(jù)，如拉伸強(qiáng)度、位移、力矩以及色彩均勻度；

2.影響物理資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的環(huán)境或外部數(shù)據(jù)，如周圍環(huán)境溫度、大氣壓力以及濕度。這些檢測(cè)數(shù)據(jù)利用編碼器轉(zhuǎn)換為受保護(hù)的數(shù)字訊息，并傳輸至數(shù)字孿生。

傳感器的信號(hào)可利用制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)、CAD模型，以及供應(yīng)鏈系統(tǒng)的流程導(dǎo)向型信息進(jìn)行增強(qiáng)。這可為數(shù)字孿生提供大量持續(xù)更新的數(shù)據(jù)用以分析。

傳輸。傳輸步驟有助于實(shí)現(xiàn)流程和數(shù)字平臺(tái)之間進(jìn)行無(wú)縫、實(shí)時(shí)的雙向整合/互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)傳輸是促使數(shù)字孿生成為現(xiàn)實(shí)的重大變革之一，包含三大組成部分：

1.邊緣處理：邊緣接口連接傳感器和流程歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，在近源處處理其發(fā)出的信號(hào)和數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)。這有助于將專有協(xié)議轉(zhuǎn)換為更易于理解的數(shù)據(jù)格式，并減少網(wǎng)絡(luò)傳輸量。過(guò)去這方面的許多瓶頸限制了數(shù)字孿生的可行性，然而近期技術(shù)方面的重大突破消除了這些障礙。

2.傳輸接口：傳輸接口將傳感器功能獲取的信息轉(zhuǎn)移至整合職能。鑒于產(chǎn)生洞見(jiàn)的傳感器根據(jù)數(shù)字孿生的設(shè)置可放置于任何地點(diǎn)，該領(lǐng)域需要多種方案以供選擇：放置在工廠里、家中、采礦場(chǎng)或停車場(chǎng)以及其他各類地點(diǎn)。

3.邊緣安全：新型傳感器和傳輸設(shè)備帶來(lái)了新的安全問(wèn)題，并且仍在不斷增長(zhǎng)。最常用的安全措施包括采用防火墻、應(yīng)用程序密鑰、加密以及設(shè)備證書(shū)等。隨著互聯(lián)資產(chǎn)愈加增多，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生安全應(yīng)用的新解決方案需求也增多。

聚合。聚合步驟可支持將獲得的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)中，并進(jìn)行處理以備分析。數(shù)據(jù)聚合及處理均可在現(xiàn)場(chǎng)或云端完成。驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)聚合及處理的技術(shù)在過(guò)去數(shù)年獲得了極大的發(fā)展，使設(shè)計(jì)人員得以創(chuàng)造大規(guī)模的延伸架構(gòu)，具有更高的敏捷度，而成本僅為過(guò)去的一小部分。

分析。在分析步驟，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并作可視化處理。數(shù)據(jù)科學(xué)家和分析人員可利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)和技術(shù)，開(kāi)發(fā)迭代模型，發(fā)掘洞見(jiàn)，提出建議，并引導(dǎo)決策過(guò)程。

洞見(jiàn)。在洞見(jiàn)步驟，分析工具發(fā)掘的洞見(jiàn)將通過(guò)儀表板中的可視化圖表列示，以一個(gè)或以上的維度突出顯示數(shù)字孿生模型和物理世界類比物性能中不可接受的差異，標(biāo)明可能需要調(diào)查或更換的區(qū)域。

行動(dòng)。行動(dòng)步驟是指之前幾個(gè)步驟形成的可執(zhí)行洞見(jiàn)反饋至物理資產(chǎn)和數(shù)字流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的作用。洞見(jiàn)經(jīng)過(guò)解碼后，進(jìn)入資產(chǎn)流程上負(fù)責(zé)移動(dòng)或控制機(jī)制的促動(dòng)器，或在管控供應(yīng)鏈和訂單行為的后端系統(tǒng)中更新—這些均可進(jìn)行人工干預(yù)。這個(gè)互動(dòng)完成了物理世界與數(shù)字孿生之間的閉環(huán)連接的最后一環(huán)。

數(shù)字孿生應(yīng)用程序通常以企業(yè)的主系統(tǒng)語(yǔ)言編寫(xiě)，通過(guò)以上步驟復(fù)制物理資產(chǎn)和流程。此外，在整個(gè)過(guò)程中，可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和安全措施進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和可互操作的連接。

大數(shù)據(jù)引擎的計(jì)算能力、分析技術(shù)的廣泛適用性、聚合領(lǐng)域大量且靈活的儲(chǔ)存可能性以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的整合，使數(shù)字孿生能夠創(chuàng)建比以往更為豐富、互動(dòng)程度更高的環(huán)境。而這些發(fā)展將可能推動(dòng)更加復(fù)雜和真實(shí)的模型開(kāi)發(fā)，并具有降低軟硬件成本的潛力。

需要注意的是，上述概念體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)具備分析、處理、傳感器數(shù)量和信息等方面的靈活性和可擴(kuò)展性。這樣，該架構(gòu)便能在持續(xù)甚至指數(shù)級(jí)變化的市場(chǎng)環(huán)境中快速發(fā)展。

提升商業(yè)價(jià)值

對(duì)每家開(kāi)啟數(shù)字化進(jìn)程的企業(yè)而言，充分證明投資數(shù)字孿生可產(chǎn)生收益并創(chuàng)造價(jià)值，變得日益迫在眉睫。這一全新方法如何推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)變運(yùn)營(yíng)與業(yè)務(wù)模式，并創(chuàng)造可量化的商業(yè)價(jià)值？過(guò)去，創(chuàng)建數(shù)字孿生的成本高昂，且收效甚微。隨著存儲(chǔ)與計(jì)算成本日益走低，數(shù)字孿生的應(yīng)用案例與潛在收益大幅上漲，并轉(zhuǎn)而提升商業(yè)價(jià)值。

在探析數(shù)字孿生的商業(yè)價(jià)值時(shí)，企業(yè)須重點(diǎn)考慮戰(zhàn)略績(jī)效與市場(chǎng)動(dòng)態(tài)相關(guān)問(wèn)題，包括持續(xù)提升產(chǎn)品績(jī)效、加快設(shè)計(jì)周期、發(fā)掘新的潛在收入來(lái)源以及優(yōu)化保修成本管理?？筛鶕?jù)這些戰(zhàn)略問(wèn)題開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序，借助數(shù)據(jù)孿生創(chuàng)造廣泛的商業(yè)價(jià)值。表1列示了各種類型的商業(yè)價(jià)值。

除了上述商業(yè)價(jià)值領(lǐng)域以外，數(shù)字孿生還可協(xié)助制造企業(yè)構(gòu)建關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)。綜合而言，數(shù)字孿生可用于諸多應(yīng)用程序，以提升商業(yè)價(jià)值，并從根本上推動(dòng)企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。所產(chǎn)生的價(jià)值可運(yùn)用切實(shí)結(jié)果予以檢測(cè)，而這些結(jié)果則可追溯至企業(yè)關(guān)鍵指標(biāo)。（如表1）

目前為止，數(shù)字孿生的討論重點(diǎn)大多圍繞產(chǎn)品生命周期中的生產(chǎn)流程。生產(chǎn)流程僅僅是數(shù)字孿生的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。事實(shí)上，數(shù)字孿生還有另一簡(jiǎn)單易行的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，即基于產(chǎn)品應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期，涵蓋從概念開(kāi)發(fā)到實(shí)際使用。

例如，一家工業(yè)制造企業(yè)正面臨諸多質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致維修與保修成本高等。這些問(wèn)題損害了客戶信任與品牌形象，因此該制造企業(yè)試圖找出問(wèn)題的根源所在。與此同時(shí)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，該制造企業(yè)的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)受到額外影響，并進(jìn)一步增加了成本。為了有效應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題，工程與供應(yīng)機(jī)構(gòu)積極部署數(shù)字孿生，試圖解決質(zhì)量問(wèn)題，并持續(xù)提升保修、維修相關(guān)售后服務(wù)。

因此，他們決定將“設(shè)計(jì)類”物料清單與“制造類”物料清單中的所有類似信息進(jìn)行整合。兩者的區(qū)別之處在于，設(shè)計(jì)類物料清單包括開(kāi)發(fā)及測(cè)試因素，而制造類物料清單則包含產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備綜合因素，如采購(gòu)部件詳情與裝配詳情。工程師可基于這些結(jié)果進(jìn)行分析，并就影響質(zhì)量的生產(chǎn)變量提出洞見(jiàn)。因此，團(tuán)隊(duì)能夠提供創(chuàng)新見(jiàn)解，以改善裝配流程，將返工率降低15%至20%。

雖然上述努力只是數(shù)字孿生的冰山一角，但其生成的信息正促使售后部門(mén)加大部署該應(yīng)用案例，借助數(shù)字孿生流程，更加高效地在實(shí)際生產(chǎn)中使用產(chǎn)品信息，即“維修類”物料清單，從而進(jìn)一步深入了解流程變量如何改變并提升性能。

結(jié)合設(shè)計(jì)類、制造類以及維修類物料清單的所有信息，可打造一個(gè)有始有終的完整數(shù)字化進(jìn)程，從而催生全新商業(yè)機(jī)會(huì)，包括資產(chǎn)可用性管理、備件庫(kù)存優(yōu)化、預(yù)見(jiàn)性維護(hù)以及服務(wù)。開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序，借助數(shù)據(jù)孿生創(chuàng)造廣泛的商業(yè)價(jià)值。

如何著手部署？

數(shù)字孿生現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用，那么企業(yè)應(yīng)如何著手部署呢？打造數(shù)字孿生流程時(shí)，一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)在于確定數(shù)字孿生模型的最優(yōu)方案。過(guò)于簡(jiǎn)單的模型無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的預(yù)期價(jià)值，如果過(guò)于追求速度與廣泛的覆蓋面，則必將迷失在海量傳感器、傳感信號(hào)以及構(gòu)建模型必需的各種技術(shù)之中。因此，過(guò)于簡(jiǎn)單或過(guò)于復(fù)雜的模型都將讓企業(yè)裹足不前。

圖3提供了一個(gè)復(fù)雜程度適中的模型示例和設(shè)想可能性。

第一步，設(shè)想并選出數(shù)字孿生可產(chǎn)生收益的系列方案。雖然不同企業(yè)或不同環(huán)境下，適用方案會(huì)有所不同，但通常都具備以下兩大重要特點(diǎn)：

1.所設(shè)想的產(chǎn)品或生產(chǎn)流程對(duì)企業(yè)彌足珍貴，因此須投資創(chuàng)建數(shù)字孿生。

2.存在一些尚不明朗的未知流程或產(chǎn)品問(wèn)題，有望為客戶或企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。

方案選定后，對(duì)每個(gè)方案進(jìn)行評(píng)估，以確定可運(yùn)用數(shù)字孿生快速獲得收效的流程。建議集中召開(kāi)構(gòu)思會(huì)議，由運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)及技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)層成員共同推進(jìn)評(píng)估過(guò)程。

確定流程。接下來(lái)，確定潛在價(jià)值最高且成功概率最大的數(shù)字孿生試用模型。綜合考慮運(yùn)營(yíng)、商業(yè)、組織變革管理因素，以打造最佳試運(yùn)行方案。

與此同時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注有望擴(kuò)大設(shè)備、選址或技術(shù)規(guī)模的領(lǐng)域。企業(yè)還可能面臨的挑戰(zhàn)是，執(zhí)著于為某個(gè)復(fù)雜設(shè)備或生產(chǎn)流程深度創(chuàng)建數(shù)字孿生，而實(shí)際上，廣泛部署企業(yè)層面的數(shù)字孿生方可為企業(yè)帶來(lái)最大價(jià)值與支持，即應(yīng)當(dāng)力求廣度，而非深度。

試運(yùn)行項(xiàng)目。通過(guò)敏捷迭代周期，迅速投入試運(yùn)行，以加速學(xué)習(xí)進(jìn)程，有效管理風(fēng)險(xiǎn)，并實(shí)現(xiàn)投資收益最大化。試運(yùn)行項(xiàng)目可以為業(yè)務(wù)部門(mén)或產(chǎn)品的一個(gè)子集，但須能證明其對(duì)企業(yè)的價(jià)值。在推進(jìn)試運(yùn)行項(xiàng)目的過(guò)程中，實(shí)施團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)隨時(shí)隨刻強(qiáng)調(diào)適應(yīng)性與開(kāi)放式思維，打造一個(gè)未可知的開(kāi)放式生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可順時(shí)應(yīng)勢(shì)，整合新數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化），并接納新的技術(shù)與合作伙伴。

雖然無(wú)須知道數(shù)據(jù)的各種來(lái)源（如新的傳感器以及外部數(shù)據(jù)源），但須制定相應(yīng)解決方案，協(xié)助擴(kuò)展端到端解決方案（涵蓋初期開(kāi)發(fā)至售后服務(wù)）。一旦在初期實(shí)現(xiàn)了價(jià)值，即應(yīng)考慮借助良好的發(fā)展勢(shì)頭，實(shí)現(xiàn)更大的收益。

與此同時(shí)，應(yīng)向企業(yè)高層匯報(bào)所實(shí)現(xiàn)的價(jià)值。實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)化。試運(yùn)行有所斬獲后，可立即運(yùn)用現(xiàn)有工具、技術(shù)與腳本，將數(shù)字孿生開(kāi)發(fā)與部署流程工業(yè)化。協(xié)調(diào)試運(yùn)行團(tuán)隊(duì)預(yù)期，并管理其他試圖采用相同模型的項(xiàng)目。就數(shù)字孿生流程提出洞見(jiàn)，并匯報(bào)至企業(yè)高層。這一過(guò)程包括對(duì)企業(yè)各種零散的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行整合，實(shí)施數(shù)據(jù)湖，提升績(jī)效與生產(chǎn)效率，改善治理與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)以及推進(jìn)組織結(jié)構(gòu)變革，從而為數(shù)字孿生提供支持。

擴(kuò)大數(shù)字孿生規(guī)模。成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后，應(yīng)重點(diǎn)把握機(jī)會(huì)擴(kuò)大數(shù)字孿生規(guī)模。目標(biāo)應(yīng)當(dāng)鎖定相近流程以及與試運(yùn)行項(xiàng)目相關(guān)的流程。借鑒試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并采用試運(yùn)行期間使用的工具、技術(shù)以及腳本，快速擴(kuò)大規(guī)模。在此期間，繼續(xù)向企業(yè)高層以及利益相關(guān)者匯報(bào)運(yùn)用數(shù)字孿生所實(shí)現(xiàn)的價(jià)值。

監(jiān)控與檢測(cè)。對(duì)解決方案進(jìn)行監(jiān)控，以客觀檢測(cè)數(shù)字孿生所創(chuàng)造的價(jià)值。確定循環(huán)周期內(nèi)是否可產(chǎn)生切實(shí)收益，提升生產(chǎn)效率、質(zhì)量、利用率，降低偶發(fā)事件以及成本。反復(fù)調(diào)試數(shù)字孿生流程，觀察結(jié)果，以確定最佳配置方案。更為重要的是，與傳統(tǒng)項(xiàng)目不同，數(shù)字孿生并不會(huì)在有所收效后戛然而止。要長(zhǎng)期在市場(chǎng)中占據(jù)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，企業(yè)應(yīng)不斷在新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域再次進(jìn)行嘗試。

總而言之，能否在數(shù)字孿生創(chuàng)建之初收獲成功，取決于是否有能力制定并推進(jìn)數(shù)字孿生計(jì)劃，同時(shí)確保其持續(xù)協(xié)助企業(yè)提升價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)須將數(shù)字化技術(shù)與數(shù)字孿生滲透至整個(gè)組織結(jié)構(gòu)，涵蓋研發(fā)與銷售，并運(yùn)用數(shù)字孿生改變企業(yè)的業(yè)務(wù)模式及決策過(guò)程，從而源源不斷地為企業(yè)開(kāi)創(chuàng)新的收入來(lái)源。

數(shù)字孿生能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)實(shí)際價(jià)值，創(chuàng)造新的收入來(lái)源，并幫助企業(yè)解決重要戰(zhàn)略問(wèn)題。隨著新技術(shù)能力的發(fā)展、靈活性的提升以及成本的降低，企業(yè)能夠以更少的資金投入在更短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建數(shù)字孿生并產(chǎn)生價(jià)值。

數(shù)字孿生在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)有多種應(yīng)用形式，能夠?qū)崟r(shí)解決過(guò)去無(wú)法解決的問(wèn)題，創(chuàng)造幾年前幾乎不可想象的價(jià)值。真正的問(wèn)題或許并不在于是否應(yīng)該著手部署數(shù)字孿生，而在于從何開(kāi)始部署，以在最短時(shí)間內(nèi)獲得最大價(jià)值，以及如何在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。首先應(yīng)該怎么做？如何著手部署？要搞清楚這一點(diǎn)非常困難，但千里之行始于足下，關(guān)鍵是要邁出第一步。