數(shù)字孿生：連結(jié)現(xiàn)實(shí)與數(shù)字世界

德勤洞察

試想一下，你擁有一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界的完美數(shù)字副本：數(shù)字孿生。它可以幫助你開展虛擬協(xié)作，快速獲取傳感器數(shù)據(jù)并模擬條件，清楚地了解假設(shè)情景，更能精準(zhǔn)地預(yù)測結(jié)果，并輸出指令以操縱現(xiàn)實(shí)世界。

當(dāng)下，企業(yè)正在以多種方式使用數(shù)字孿生技術(shù)。在汽車和飛機(jī)制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)逐漸成為優(yōu)化整個(gè)制造價(jià)值鏈和創(chuàng)新產(chǎn)品的重要工具;在能源領(lǐng)域，油田服務(wù)運(yùn)營商通過獲取和分析大量井內(nèi)數(shù)據(jù)，建立數(shù)字模型，實(shí)時(shí)指導(dǎo)鉆井作業(yè);在醫(yī)療保健領(lǐng)域，心血管研究人員正在為臨床診斷、教育、培訓(xùn)等方面創(chuàng)造高仿真的人類心臟的數(shù)字孿生體;作為智慧城市管理的典型案例，新加坡使用詳細(xì)的虛擬城市模型，用于城市規(guī)劃、維護(hù)和災(zāi)害預(yù)警項(xiàng)目。

數(shù)字孿生可以模擬物理對(duì)象或流程的各個(gè)方面。它們可以展現(xiàn)新產(chǎn)品的工程圖和尺寸，也可以展現(xiàn)從設(shè)計(jì)到消費(fèi)者整個(gè)供應(yīng)鏈中所有子部件和相應(yīng)環(huán)節(jié)—已建成“數(shù)字孿生”，也可采用“即維護(hù)”模式—生產(chǎn)車間設(shè)備的實(shí)物展現(xiàn)。仿真模型可以捕獲設(shè)備如何操作，工程師如何維護(hù)，甚至該設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品如何與客戶關(guān)聯(lián)。數(shù)字孿生可以有多種形式，但它們無一例外都在捕獲和利用現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)。

MarketsandMarkets的最新研究表明，數(shù)字孿生技術(shù)的探索已經(jīng)展開：2019年數(shù)字孿生市場的價(jià)值為38億美元，預(yù)計(jì)2025年將增至358億美元。

是什么導(dǎo)致了這種猛增？數(shù)字孿生并非新事物，為何現(xiàn)在開始增長？自21世紀(jì)初以來，先鋒企業(yè)已經(jīng)開始摸索如何借助數(shù)字模型以改進(jìn)產(chǎn)品和流程。盡管在當(dāng)時(shí)數(shù)字孿生的潛力就已經(jīng)顯現(xiàn)，但很多企業(yè)發(fā)現(xiàn)，開發(fā)數(shù)字孿生涉及大量數(shù)據(jù)，而處理這些數(shù)據(jù)所需的連通性、計(jì)算能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及帶寬成本高昂，令人望而卻步。

數(shù)字孿生發(fā)展勢頭迅猛，得益于快速發(fā)展的仿真和建模能力、更好的互操作性和物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以及更多可用的工具和計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)等。因此，各領(lǐng)域內(nèi)的大小型企業(yè)都可以更多地接觸到數(shù)字孿生技術(shù)。IDC預(yù)測，到2022年，40%的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)供應(yīng)商將集成仿真平臺(tái)、系統(tǒng)和功能來創(chuàng)建數(shù)字孿生，70%的制造商將使用該技術(shù)進(jìn)行流程仿真和場景評(píng)估。

與此同時(shí)，通過訪問大量數(shù)據(jù)，使得創(chuàng)建比以往更為詳細(xì)、更為動(dòng)態(tài)化的仿真成為可能。對(duì)于數(shù)字孿生的長期用戶而言，這就好比從模糊的黑白快照過渡到彩色高清數(shù)碼照片一樣，從數(shù)字源中獲取的信息越多，最后呈現(xiàn)的照片就越生動(dòng)逼真。

模型+數(shù)據(jù)=洞察力和實(shí)際價(jià)值

數(shù)字孿生功能最初是工程師工具箱里的一種選擇工具，它可以簡化設(shè)計(jì)流程，削除原型測試中的許多方面。通過使用3D仿真和人機(jī)界面，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)，工程師可以確定產(chǎn)品的規(guī)格、制造方式和使用材料，以及如何根據(jù)相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估。數(shù)字孿生可以幫助工程師在確定設(shè)計(jì)終稿之前，識(shí)別潛在的可制造性、質(zhì)量和耐用性等問題。因此，傳統(tǒng)的原型設(shè)計(jì)速度得以提升，產(chǎn)品以更低的成本，更有效地投入生產(chǎn)。

除設(shè)計(jì)之外，數(shù)字孿生還有望改變企業(yè)對(duì)產(chǎn)品和機(jī)器進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)的方式。機(jī)器內(nèi)嵌入的傳感器將性能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)字孿生體，這不僅可以預(yù)先識(shí)別和解決故障，還可以定制服務(wù)和維護(hù)計(jì)劃，更好地滿足客戶的個(gè)性化需求。

近期，荷蘭皇家殼牌公司（Royal Dutch Shell）啟動(dòng)了一項(xiàng)為期兩年的數(shù)字孿生計(jì)劃，以幫助石油及天然氣運(yùn)營商更加高效地管理海上資產(chǎn)，加強(qiáng)工人安全保障，并探索可預(yù)見的維護(hù)時(shí)機(jī)。

數(shù)字孿生有助于優(yōu)化供應(yīng)鏈、分銷和運(yùn)營，甚至還可以優(yōu)化上述業(yè)務(wù)相關(guān)的每個(gè)員工的個(gè)人表現(xiàn)。舉例來說，全球快消產(chǎn)品制造商聯(lián)合利華（Unilever）啟動(dòng)了一個(gè)數(shù)字孿生項(xiàng)目，旨在為旗下數(shù)十家工廠創(chuàng)建虛擬模型。在這些工廠內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)傳感器被嵌入到機(jī)器內(nèi)部，向AI和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序反饋機(jī)器性能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。分析后的操作信息再輸入到數(shù)字孿生體中，從而幫助工人預(yù)測機(jī)器維護(hù)的時(shí)機(jī)、優(yōu)化產(chǎn)出并提高產(chǎn)品合格率。

再比如，智慧城市計(jì)劃正使用數(shù)字孿生技術(shù)來緩解交通擁堵、進(jìn)行城市規(guī)劃等。新加坡雄心勃勃的“虛擬新加坡計(jì)劃”（Virtual Singapore initiative）讓一切成為可能，從規(guī)劃基站和太陽能電池，到模擬交通方式和人流量。另一個(gè)潛在用途，可能是在新加坡年度F1賽車的封路期間，用于緊急疏散計(jì)劃和路線安排。

新事物

過去十年來，由于以下幾個(gè)因素，數(shù)字孿生技術(shù)的部署一直在加速。

仿真。構(gòu)建數(shù)字孿生技術(shù)所需工具的能力和成熟度都在不斷提高?，F(xiàn)在，人們可以設(shè)計(jì)復(fù)雜的假設(shè)仿真情景，從探測到的真實(shí)情況回溯，執(zhí)行數(shù)百萬次的仿真流程也不會(huì)使系統(tǒng)過載。而且，隨著供應(yīng)商數(shù)量的增加，選擇范圍也在持續(xù)擴(kuò)大。同時(shí)，機(jī)器學(xué)習(xí)功能正在增強(qiáng)洞察的深度和使用性。

新的數(shù)據(jù)源。實(shí)時(shí)資產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)如LIDAR（激光雷達(dá)）與FLIR（前視紅外）產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)可以整合到數(shù)字孿生體內(nèi)。同樣地，嵌入機(jī)器內(nèi)部的或部署在整個(gè)供應(yīng)鏈的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，可以將運(yùn)營數(shù)據(jù)直接輸入到仿真系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

互操作性。過去十年里，將數(shù)字技術(shù)與現(xiàn)實(shí)世界相結(jié)合的能力已經(jīng)得到顯著提高。這一改善主要得益于物聯(lián)網(wǎng)傳感器、操作技術(shù)之間工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)的加強(qiáng)，以及供應(yīng)商為集成多種平臺(tái)集成做的努力。

可視化。創(chuàng)建數(shù)字孿生體所需的龐大數(shù)據(jù)量可能會(huì)使分析變得復(fù)雜，如何獲得有意義的洞察就變得更具挑戰(zhàn)性。先進(jìn)的數(shù)據(jù)可視化可以通過實(shí)時(shí)過濾和提取信息來應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn)。最新的數(shù)據(jù)可視化工具除了擁有基礎(chǔ)看板和標(biāo)準(zhǔn)可視化功能之外，還包括交互式3D、基于VR和AR的可視化、支持AI的可視化以及實(shí)時(shí)媒體流。

儀器。無論是嵌入式的還是外置的物聯(lián)網(wǎng)傳感器都變得越來越小，并且精確度更高、成本更低、性能更強(qiáng)大。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全的提高，可以利用傳統(tǒng)控制系統(tǒng)獲得關(guān)于真實(shí)世界更細(xì)粒度、更及時(shí)、更準(zhǔn)確的信息，以便與虛擬模型集成。

平臺(tái)。增加功能強(qiáng)大且價(jià)格低廉的計(jì)算能力、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的可用性和訪問是數(shù)字孿生技術(shù)的關(guān)鍵促成要素。一些軟件公司在基于云平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)和分析技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了大量投資，緊跟數(shù)字孿生潮流。其中部分投資正在用于簡化行業(yè)特定數(shù)字孿生應(yīng)用的開發(fā)工作。

成本與收益

為數(shù)字孿生提供動(dòng)力的AI和機(jī)器學(xué)習(xí)算法需要大量數(shù)據(jù)，但多數(shù)情況下，生產(chǎn)車間的傳感器所輸入的數(shù)據(jù)可能已經(jīng)損壞、丟失，或不完整。因此，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該立即開始收集數(shù)據(jù)，尤其是在問題數(shù)量最多、停機(jī)成本最高的地區(qū)。從現(xiàn)在開始逐步開發(fā)必要的基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)管理方法，可以幫助企業(yè)縮短獲益時(shí)間。

即使是針對(duì)新流程、系統(tǒng)和設(shè)備而創(chuàng)建數(shù)字孿生體，也不是都能完美地測試整個(gè)流程。對(duì)于化學(xué)和生物反應(yīng)，在極端情況下可能無法直接測量過程本身;而在某些情況下，測量一個(gè)物理對(duì)象可能成本過高或不太實(shí)用。因此，企業(yè)需要尋找一些代替物（比如利用車輛上的設(shè)備和傳感器，而不是直接將傳感器放入輪胎里），或者利用可以檢測的元素（比如化學(xué)或生物反應(yīng)所產(chǎn)生的光線或熱量）。

另外，隨著傳感器成本的下降，平衡成本、收益分析對(duì)確定使用傳感器數(shù)量至關(guān)重要。現(xiàn)代飛機(jī)引擎上可以有成千上萬個(gè)傳感器，每秒可生成數(shù)萬億字節(jié)的數(shù)據(jù)。

結(jié)合數(shù)據(jù)孿生、機(jī)器學(xué)習(xí)和預(yù)測模型，制造商可以提供各類建議，幫助飛行員優(yōu)化燃油消耗、進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)、幫助機(jī)隊(duì)管理成本等。然而，大多數(shù)應(yīng)用只需在重要位置部署少量的傳感器，即可檢測流程內(nèi)的關(guān)鍵輸入輸出數(shù)據(jù)，以及關(guān)鍵階段。

模型之外

未來幾年里，我們將看到數(shù)字孿生技術(shù)在各行業(yè)中的廣泛部署。在物流、制造和供應(yīng)鏈領(lǐng)域，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)和先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)連接（比如5G）的數(shù)字孿生技術(shù)，將更多地跟蹤、監(jiān)測、規(guī)劃路線和優(yōu)化整個(gè)工廠和世界各地的貨物流，使得貨物位置和所處環(huán)境（溫度、濕度等）變得實(shí)時(shí)可見。在無需人為干預(yù)的情況下，“控制塔”可以指揮庫存轉(zhuǎn)移、調(diào)整裝配線工藝步驟或重新規(guī)劃集裝箱路線等糾正措施。

一些從產(chǎn)品銷售向產(chǎn)品+服務(wù)模式或銷售即服務(wù)（As-a-service）轉(zhuǎn)型的企業(yè)，正在開拓新的數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用。把數(shù)字孿生體與嵌入式傳感器相連接，將其用于財(cái)務(wù)分析和預(yù)測，可以改善和優(yōu)化預(yù)測、定價(jià)和增銷機(jī)會(huì)。例如，企業(yè)可以監(jiān)測產(chǎn)品磨損程度更高的使用情況，為其提供額外的保修或維護(hù)選項(xiàng)。企業(yè)可以在農(nóng)業(yè)、交通和智能樓宇等多種行業(yè)以服務(wù)的形式銷售產(chǎn)出或吞吐量。隨著能力和成熟度的增加，預(yù)計(jì)未來會(huì)有更多企業(yè)以數(shù)字孿生為模型，為產(chǎn)品和服務(wù)尋求新的貨幣化戰(zhàn)略。

數(shù)字未來建模

隨著數(shù)字孿生技術(shù)趨勢在未來幾年的加速，可能會(huì)有更多企業(yè)開始探索使用數(shù)字孿生技術(shù)來優(yōu)化流程、實(shí)時(shí)制定以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的決策，以及設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品、服務(wù)和商業(yè)模式的機(jī)會(huì)。

在資本密集型產(chǎn)業(yè)，比如制造業(yè)、公用事業(yè)和能源，已是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)。當(dāng)早期實(shí)踐者在各自行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出先發(fā)優(yōu)勢時(shí)，其他企業(yè)也將緊隨其后。

長期來看，若想要實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)的全部潛力，可能需要集成整個(gè)生態(tài)圈內(nèi)的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。創(chuàng)建一個(gè)完整的客戶生命周期或供應(yīng)鏈（囊括了一線供應(yīng)商和其自身的供應(yīng)商）的數(shù)字化仿真，可以提供富有洞察力的宏觀運(yùn)營觀點(diǎn)，但仍然需要將外部實(shí)體整合到內(nèi)部數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)。

直至今日，大多數(shù)企業(yè)仍對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接之外的外部集成感到不滿意?？朔@種猶豫可能是一個(gè)長期挑戰(zhàn)，但最終，所有的付出都將是值得的。

未來，期望企業(yè)會(huì)利用區(qū)塊鏈打破信息孤島，繼而驗(yàn)證信息并將其輸入數(shù)字孿生體中。這可以釋放先前無法訪問的大量數(shù)據(jù)，從而使仿真更加細(xì)節(jié)化、動(dòng)態(tài)化，更具潛在價(jià)值。

現(xiàn)在，是時(shí)候?qū)⒛愕臄?shù)字企業(yè)從黑白時(shí)代轉(zhuǎn)換到彩色時(shí)代了。你準(zhǔn)備好了嗎？

一線經(jīng)驗(yàn)分享

準(zhǔn)備起飛：澳大利亞航空管理局走向未來航空

澳大利亞航空管理局（Airservices Australia）正在為航空業(yè)的下一輪發(fā)展做準(zhǔn)備。作為澳洲的空中導(dǎo)航服務(wù)供應(yīng)商，公司預(yù)計(jì)其空域內(nèi)的常規(guī)航班數(shù)量將在未來20年內(nèi)翻一番。與此同時(shí)，無人機(jī)在低空空域的興起—從空中的士到送貨無人機(jī)，對(duì)新智能系統(tǒng)提出更緊迫的需求，使得本就困難的工作雪上加霜。

澳大利亞航空管理局正通過推出一系列舉措來著手應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，這些舉措將幫助公司利用數(shù)據(jù)的價(jià)值并提供未來信息管理服務(wù)。其中的一項(xiàng)舉措是，探索一個(gè)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器學(xué)習(xí)能力的數(shù)字孿生體以增強(qiáng)空管局現(xiàn)在和未來管理空中交通的能力。

Mick Snell領(lǐng)導(dǎo)的服務(wù)戰(zhàn)略團(tuán)隊(duì)在2019年初啟動(dòng)了數(shù)字孿生技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，其實(shí)際目標(biāo)是：確定數(shù)字孿生是否可以使公司提高當(dāng)前空中交通網(wǎng)絡(luò)的管理能力。比如，數(shù)字孿生是否可用于改善航線，優(yōu)化起飛時(shí)間以及減少航班延誤？

該團(tuán)隊(duì)首先使用空中交通歷史數(shù)據(jù)來開發(fā)公司的空中交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生體。團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成四項(xiàng)概念驗(yàn)證，證實(shí)了最初的目標(biāo)。現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)期望在現(xiàn)有的空中交通管制系統(tǒng)中進(jìn)行并行測試。概念驗(yàn)證可以基于實(shí)時(shí)情況優(yōu)化航線，從而提供更高效的空中交通流量管理。

盡管仍在開發(fā)中，數(shù)字孿生項(xiàng)目也能作為改善公司傳統(tǒng)工作方式的試驗(yàn)田。該公司傳統(tǒng)的工作方式為一年365天、一天24小時(shí)地提供安全的導(dǎo)航服務(wù)，隨著空域情況日益復(fù)雜，出于對(duì)安全、效率和可靠服務(wù)的不懈關(guān)注，公司正在積極探索新的解決方案。

數(shù)字孿生項(xiàng)目正在改變澳大利亞航空管理局對(duì)可能發(fā)生事情的看法。團(tuán)隊(duì)嘗試采用敏捷開發(fā)方法來縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，同時(shí)保持對(duì)安全性的關(guān)注。團(tuán)隊(duì)正以更快的速度交付工作軟件—短時(shí)間內(nèi)迭代、測試和學(xué)習(xí)—并持續(xù)提供安全、精確的預(yù)測。雖然澳大利亞航空管理局的工作人員具有深厚的航空專業(yè)知識(shí)，但公司仍需專業(yè)的技術(shù)知識(shí)來開發(fā)實(shí)施高級(jí)分析功能。通過和具有相關(guān)資深經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)成技術(shù)的供應(yīng)商、咨詢顧問的合作，團(tuán)隊(duì)填補(bǔ)了這一空缺。

與此同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)一直持續(xù)探索數(shù)字孿生的相關(guān)應(yīng)用。比如，當(dāng)前的空中交通管制員僅負(fù)責(zé)指派的空域，不考慮交通量。為優(yōu)化管制員的工作量，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用數(shù)字孿生技術(shù)，基于所預(yù)測的客戶需求（而非固定的地理位置）為管制員分配空域。

優(yōu)化是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，需要大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來支撐假設(shè)場景，從而幫助空中交通管制員做出更快更明智的決策。數(shù)字孿生還可幫助飛行員基于當(dāng)前最重要的信息，來優(yōu)化航班。例如，優(yōu)化空域和航線有助于提高準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)率并節(jié)省燃油，但飛行員可能會(huì)為了避免耽誤乘客轉(zhuǎn)機(jī)，而選擇消耗更多燃油，加快飛行速度。

最終，澳大利亞航空管理局計(jì)劃使用數(shù)字孿生技術(shù)來開發(fā)和測試戰(zhàn)略結(jié)果，以應(yīng)對(duì)可能影響公司空域的顛覆性創(chuàng)新。新的策略可以快速測試各種場景，以便管理未來的多維度空域。

在概念驗(yàn)證階段完成后，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)入試生產(chǎn)階段。團(tuán)隊(duì)成員將使用當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)月的測試，并計(jì)劃于2020年投入全面生產(chǎn)。Snell說：“我們已經(jīng)能夠更快地獲得成果—過去八個(gè)月內(nèi)我們所取得的進(jìn)步，甚至超過了過去八年的進(jìn)展?！?/p>

獲得牽引力：普利司通的數(shù)字孿生體驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式

作為全球最大的輪胎和橡膠制造商，普利司通（Bridgestone）正在轉(zhuǎn)型成為移動(dòng)解決方案的領(lǐng)軍者。該企業(yè)正通過開發(fā)數(shù)字能力重構(gòu)其核心業(yè)務(wù)，這一舉措將使其能夠在面向汽車制造商、車隊(duì)運(yùn)營商和個(gè)人駕駛員的產(chǎn)品組合中徹底革新輪胎管理服務(wù)。

數(shù)字孿生技術(shù)是普利司通轉(zhuǎn)型之旅的核心。數(shù)年來，企業(yè)一直使用由傳感器數(shù)據(jù)增強(qiáng)的數(shù)字孿生仿真模擬作為研發(fā)工具，以提升輪胎壽命和性能，但這僅僅是個(gè)開始。數(shù)字戰(zhàn)略總監(jiān)Jerome Boulet和數(shù)字工程總監(jiān)Hans Dorfi正帶領(lǐng)他們的團(tuán)隊(duì)開發(fā)復(fù)雜的數(shù)字孿生，以期最終在普利司通的整個(gè)價(jià)值鏈上提供洞察，其目標(biāo)是提升利潤率、維持競爭優(yōu)勢、減少上市時(shí)間，并提供尖端的輪胎即服務(wù)（As-a-service）產(chǎn)品。

歐洲車隊(duì)正逐漸轉(zhuǎn)向一種按公里數(shù)計(jì)費(fèi)的（PPK）訂購模式，以幫助車隊(duì)運(yùn)營商優(yōu)化現(xiàn)金流，減少整體成本。盡管商業(yè)模式很簡單，但為每公里設(shè)定合適的價(jià)格卻絕非易事。輪胎的生命周期受各種因素的影響，包括負(fù)重、速度、路面情況以及駕駛行為。

數(shù)字孿生可以通過模擬不同的駕駛條件，洞悉這些相互關(guān)聯(lián)的條件是如何影響輪胎性能的。但是，如果沒有數(shù)字孿生體的真實(shí)數(shù)據(jù)輸入，想要確定一個(gè)令人滿意且具有競爭力的PPK價(jià)格，并且期望這一價(jià)格能夠持續(xù)為企業(yè)帶來利潤，即使有可能性存在，也將十分困難。

普利司通進(jìn)入PPK市場可謂是戰(zhàn)略飛躍，其產(chǎn)品的定價(jià)就是為了贏得大多數(shù)車隊(duì)的業(yè)務(wù)。企業(yè)利用初始安裝基礎(chǔ)收集性能數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)用于高級(jí)分析算法中。

Dorfi說：“有些人會(huì)問，‘既然你們已經(jīng)有大數(shù)據(jù)了，為什么還要數(shù)字孿生—為什么不直接進(jìn)行分析呢？我跟他們解釋，雖然分析很重要，但它只是增強(qiáng)數(shù)字孿生的能力。數(shù)字孿生能夠讓我們從多個(gè)維度看到輪胎性能，也可以在尚無可用數(shù)據(jù)的時(shí)候應(yīng)用于產(chǎn)品的開發(fā)?！彼J(rèn)為，數(shù)字孿生是普利司通數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分。輸入的傳感數(shù)據(jù)被增強(qiáng)、凈化和處理，而后應(yīng)用數(shù)字仿真和分析獲得洞察，從而為維護(hù)、更新等其它因素的決策提供依據(jù)，這些依據(jù)可以為普利司通及其客戶帶來更多價(jià)值。

普利司通持續(xù)發(fā)展數(shù)字孿生技術(shù)。普利司通2019年收購WebFleet Solutions，并開發(fā)了新一代的傳感器，以實(shí)時(shí)了解汽車和輪胎的使用情況，幫助車隊(duì)根據(jù)具體的駕駛條件選擇合適的輪胎，并就如何減少輪胎磨損及避免故障提供客制化見解。隨著數(shù)字模型越來越精確，普利司通將更多關(guān)注PPK商業(yè)模式的高級(jí)應(yīng)用。

如今，普利司通正使用數(shù)字技術(shù)為其車隊(duì)客戶帶來更多價(jià)值。隨著時(shí)間的推移，企業(yè)計(jì)劃擴(kuò)大數(shù)字孿生技術(shù)的使用范圍，包括駕駛員、車隊(duì)經(jīng)理、零售商、分銷商、制造商等。企業(yè)管理者表示，鑒于未來可能使用無人駕駛汽車，可能還會(huì)涉及安全協(xié)議?！拔覀兇_定已經(jīng)抓住了引領(lǐng)走向未來的驅(qū)動(dòng)因素。”Dorfi說，“這便是數(shù)字孿生技術(shù)的用武之地。”

武田制藥（Takeda）期望通過數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)端到端生產(chǎn)自動(dòng)化

武田制藥（Takeda）一直在尋求技術(shù)上的突破，希望可以為全球患者帶來變革性的治療方法。Christoph Pistek引領(lǐng)企業(yè)創(chuàng)新，將前沿研究思路轉(zhuǎn)化為醫(yī)療產(chǎn)品，并且?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套指導(dǎo)制造商生產(chǎn)的流程。

醫(yī)藥行業(yè)的質(zhì)量把控和監(jiān)管十分嚴(yán)格，任何創(chuàng)新都必須在開發(fā)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面的合規(guī)性測試之后才可投入正式生產(chǎn)，比如，一種新藥的問世可能需要長達(dá)15年的時(shí)間。因此，Pistek一直都在尋找能加速試驗(yàn)進(jìn)程和業(yè)務(wù)流程的方法。

即使在數(shù)字時(shí)代，醫(yī)藥制造流程仍包含人工操作。例如，生產(chǎn)生物制品、疫苗和其它從活體中提取的醫(yī)藥產(chǎn)品都涉及生化反應(yīng)，這些反應(yīng)多變且難以測量，因此，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無疑是一大挑戰(zhàn)。

迄今為止，還沒有實(shí)現(xiàn)這些生產(chǎn)步驟的自動(dòng)化。Pistek表示，真正的端到端的生產(chǎn)自動(dòng)化就是這個(gè)行業(yè)的最高目標(biāo)。

此時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)便彰顯了它的作用。它幫助團(tuán)隊(duì)加速試驗(yàn)進(jìn)程，開發(fā)新的生產(chǎn)方法并生成數(shù)據(jù)，以便做出更明智的決策和預(yù)判，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化學(xué)和生化過程的自動(dòng)化。

為此，Pistek和他的開發(fā)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建了制造過程的復(fù)雜虛擬展示。團(tuán)隊(duì)為每一步都建立了數(shù)字孿生體，通過整體數(shù)字孿生將所有部分連接起來，實(shí)現(xiàn)了各步驟之間流程的自動(dòng)化控制，從而完成制造過程端到端模擬。

化學(xué)過程的建模雖然復(fù)雜，但生化反應(yīng)的建模比之更甚，且無規(guī)律可循。很多情況下，實(shí)時(shí)傳感器無法監(jiān)測到期望的輸出，并且輸出結(jié)果的質(zhì)量數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天后仍然未知。因此，開發(fā)團(tuán)隊(duì)使用軟測量或代理測量嘗試預(yù)測生化反應(yīng)完成所需的時(shí)間，并將該時(shí)間反饋至一個(gè)集成了AI和機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)字孿生體中?！坝幸稽c(diǎn)很重要，就是數(shù)字孿生的架構(gòu)體系讓系統(tǒng)能夠自行發(fā)展，”Pistek說，“每次我們都要額外測試一遍，比較軟測量結(jié)果和從質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室發(fā)回的實(shí)際測量的結(jié)果，這樣我們就能做出更加精準(zhǔn)的預(yù)測?！?/p>

一些制藥公司認(rèn)為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵在于更好的設(shè)備、傳感器或技術(shù)。但Pistek卻不這么認(rèn)為：“制藥行業(yè)真正的驅(qū)動(dòng)因素是圍繞整個(gè)流程建立的控制架構(gòu)，并且其基礎(chǔ)是在發(fā)展過程中逐漸成熟的復(fù)雜的數(shù)字孿生體。”制藥行業(yè)的最終目標(biāo)是建立一個(gè)無需人工干預(yù)即可控制并引導(dǎo)自動(dòng)化流程的數(shù)字孿生體。

在武田制藥的開發(fā)實(shí)驗(yàn)室里，這種生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)建成并運(yùn)用于生物制劑上，涉及該企業(yè)發(fā)展最快的類別以及最復(fù)雜的制造流程之一。數(shù)字孿生體開始運(yùn)作，架構(gòu)已搭建，方法已就位—基礎(chǔ)工作就完成了。

現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)正在優(yōu)化流程，以使其更穩(wěn)健。Pistek期望這一自動(dòng)化方法明年可推廣至實(shí)驗(yàn)室的所有模式，并且在兩到三年之后，可以在生產(chǎn)車間中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)化。

數(shù)字孿生中，對(duì)生物和化學(xué)反應(yīng)的建模并不容易，并且難以復(fù)制。Pistek對(duì)其他正考慮構(gòu)建數(shù)字孿生體企業(yè)的建議是：“不要等待，不要害怕，勇敢去嘗試。這是一個(gè)需要時(shí)間的學(xué)習(xí)過程。在武田制藥，我們致力于治療疾病，幫助患者—而數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)于我們的工作是非常關(guān)鍵的一環(huán)。”

管理者視角

策略：雖然模擬現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)存在多年，但新的需求仍需要我們重新審視當(dāng)下的技術(shù)能力。價(jià)格低廉的傳感器，物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)及快速、無摩擦的云技術(shù)相結(jié)合，可以支持復(fù)雜的分析以及實(shí)時(shí)模擬。雖然制造業(yè)已經(jīng)使用這一技術(shù)很多年了，而如今，企業(yè)也在不斷探索如何將數(shù)字孿生技術(shù)用于運(yùn)營、城市規(guī)劃、智能基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域。此外，很多企業(yè)想要逐漸轉(zhuǎn)向“即服務(wù)（As-a-service）”的商業(yè)模式，這對(duì)數(shù)字孿生的復(fù)雜程度又提出了新的要求。屆時(shí)，企業(yè)就會(huì)面臨一個(gè)很有挑戰(zhàn)性的決策，是小規(guī)模投資此類試驗(yàn)，還是大規(guī)模投資以支持此類更廣泛的創(chuàng)新呢？

財(cái)務(wù)：數(shù)字孿生有越來越大的潛力影響企業(yè)的底線，但是首席財(cái)務(wù)官們（CFOs）和他們的團(tuán)隊(duì)始終不能很好的理解這個(gè)技術(shù)。對(duì)許多財(cái)務(wù)部門的人來說，制造流程以及倉儲(chǔ)物流的傳統(tǒng)數(shù)字孿生仿真是制造部門的黑匣子。然而，高質(zhì)量仿真、機(jī)器學(xué)習(xí)、嵌入式傳感器的日益普及，正在改變這種現(xiàn)狀。一些從產(chǎn)品銷售轉(zhuǎn)向產(chǎn)品加服務(wù)或即服務(wù)（As-a-service）模式的企業(yè)，正在使用強(qiáng)大的數(shù)字孿生技術(shù)。他們通過嵌入式傳感器跟蹤使用情況，創(chuàng)造使用推薦，主動(dòng)維護(hù)或者利潤優(yōu)化這些新服務(wù)。同時(shí)，與IT部門合作理解數(shù)字孿生的現(xiàn)狀及未來潛力越來越重要，特別是對(duì)于需要開發(fā)新產(chǎn)品、新服務(wù)等的企業(yè)而言。

風(fēng)險(xiǎn)：隨著數(shù)字孿生技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)和人工智能（AI）的結(jié)合，其顛覆性的力量正在增長。在目前的商業(yè)環(huán)境下，任何潛在的技術(shù)驅(qū)動(dòng)帶來的中端都可能給整個(gè)企業(yè)帶來巨大的風(fēng)險(xiǎn)。但數(shù)字孿生可能不會(huì)顯著增加風(fēng)險(xiǎn)，至少一開始不會(huì)。但是，隨著對(duì)數(shù)字孿生的依賴性不斷增強(qiáng)，企業(yè)會(huì)積累大量來自傳感器或其它來源的數(shù)據(jù)，這可能會(huì)增加隱私或網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)。如果數(shù)字雙系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)新的業(yè)務(wù)模型，該模型具有多個(gè)“即服務(wù)（As-a-service）”產(chǎn)品，那么企業(yè)要了解這些新的收入可能會(huì)對(duì)財(cái)務(wù)、技術(shù)和現(xiàn)有業(yè)務(wù)模型產(chǎn)生哪些實(shí)質(zhì)性的影響。如果潛在風(fēng)險(xiǎn)很大，那么在IT和業(yè)務(wù)部門利用數(shù)字孿生技術(shù)之前，企業(yè)需要對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估和管理。

總結(jié)

未來，任何事物，包括人類、服務(wù)、全球企業(yè)甚至各個(gè)城市等，都會(huì)有相應(yīng)的數(shù)字孿生體。這種規(guī)?？赡懿粫?huì)在后續(xù)的18個(gè)月到24個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)，但數(shù)字孿生趨勢在未來的數(shù)年里將不斷發(fā)展壯大。試點(diǎn)項(xiàng)目和測試原型可以幫助企業(yè)判斷哪些潛在領(lǐng)域能夠借助數(shù)字孿生技術(shù)獲益，現(xiàn)在，是時(shí)候迎接將至的顛覆性變革了。