數(shù)字孿生技術(shù)：打造經(jīng)濟(jì)的“數(shù)字底座”

宦菁

在以用戶為中心的理念下，企業(yè)可以通過數(shù)字孿生技術(shù)，滿足每個(gè)消費(fèi)者的需求，與消費(fèi)者主動(dòng)匹配實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

VR眼鏡、3D建模、5G全連接工廠……在2021年中國(guó)國(guó)際服務(wù)貿(mào)易交易會(huì)的電信、計(jì)算機(jī)和信息服務(wù)專題板塊中，眾多科技新品紛紛亮相，令人目不暇接。這其中，影譜科技展臺(tái)中的數(shù)字化商品交互應(yīng)用引起了不少觀展者的興趣。人們可以通過VR眼鏡“看”到智能影像采集終端所生成的商品3D模型。它不僅可以通過虛擬操作商品模型，實(shí)現(xiàn)商品的平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、變換顏色和交互，還能支持用戶從任何一個(gè)角度觀察、體驗(yàn)產(chǎn)品，帶給使用者更加真實(shí)的感受。

這種神奇的數(shù)字化模擬就是數(shù)字孿生技術(shù)中的一環(huán)。數(shù)字孿生技術(shù)如今在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、工程建設(shè)等領(lǐng)域大放異彩，成為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“數(shù)字底座”之一。

打開新世界

說起孿生，很多人的腦海中會(huì)立刻反應(yīng)出“雙胞胎”“孿生兄弟”“孿生姐妹”之樣的詞語(yǔ)。通俗地說，數(shù)字孿生就是數(shù)字的雙胞胎。只不過數(shù)字孿生中的雙胞胎，并不是兩個(gè)完全一樣的個(gè)體，而是兩個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)存在于現(xiàn)實(shí)的物理世界，一個(gè)系統(tǒng)存在于虛擬的計(jì)算機(jī)世界，并且通過智能技術(shù)，使得這個(gè)存在于虛擬世界中的系統(tǒng)也能以一種直觀的方式讓我們感知與觸碰。數(shù)字孿生就是利用信息技術(shù)，在計(jì)算機(jī)虛擬數(shù)字空間中重塑物理世界的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

在數(shù)字技術(shù)沒有問世前，人們只能在圖紙上實(shí)現(xiàn)對(duì)未來產(chǎn)品或建筑的構(gòu)想。對(duì)于可能出現(xiàn)的問題，大多是通過各種數(shù)據(jù)演算得出，無法直觀地了解。數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)無疑為人類打開了一扇認(rèn)知的大門。

今年5月18日，一場(chǎng)名為“昇騰萬里，數(shù)智江北”南京昇騰人工智能計(jì)算中心項(xiàng)目發(fā)布暨生態(tài)鏈項(xiàng)目簽約儀式在深圳舉行。這場(chǎng)簽約儀式是華為牽手南京江北新區(qū)，為江北新區(qū)打造“數(shù)字孿生第一城”賦能的里程碑事件。

早在2019年，江北新區(qū)就啟動(dòng)了“策源地計(jì)劃”，并在“計(jì)劃”框架下發(fā)布《南京江北新區(qū)智慧城市2025規(guī)劃》，提出到2025年，江北新區(qū)率先建成“全國(guó)數(shù)字孿生第一城”。從此，江北新區(qū)的數(shù)字城市和物理城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)。從地下建設(shè)開始，物理城市所有的建筑、道路、設(shè)施以及物件、事件都有相應(yīng)的數(shù)字虛擬映像，從而實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃、建設(shè)到管理的全要素、全過程的數(shù)字化。

如果說江北新區(qū)是利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)城區(qū)的數(shù)字化，那么杭州東站建設(shè)則通過這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工程點(diǎn)上的優(yōu)化。今年，車站建設(shè)利用數(shù)字孿生技術(shù)克隆出虛擬的杭州東站，不僅可以預(yù)測(cè)預(yù)判，實(shí)現(xiàn)三維可視化指揮，還可以在虛擬的杭州東站對(duì)各種創(chuàng)新實(shí)踐進(jìn)行試錯(cuò)，從而得知這種創(chuàng)新實(shí)踐在現(xiàn)實(shí)車站中是否可行。

對(duì)于城市的建設(shè)者而言，運(yùn)用這一技術(shù)克隆出與物理世界相對(duì)應(yīng)的虛擬世界，將大大減少試錯(cuò)成本。在虛擬世界中，人們可以看到物理世界的角角落落，并且可以在虛擬世界中進(jìn)行各種創(chuàng)新性嘗試與改革。人們可以提前直觀地了解到自己的構(gòu)想運(yùn)用在現(xiàn)實(shí)生活中是否可行。這樣不僅減少了試錯(cuò)成本，還能夠在虛擬世界中不斷優(yōu)化方案，直到獲得最優(yōu)的結(jié)果并付諸物理世界的實(shí)踐。

“數(shù)字孿生工廠”顯身手

“只要打開電腦，就能‘一屏統(tǒng)管整個(gè)車間里的每臺(tái)機(jī)器、每個(gè)參數(shù)，還能實(shí)時(shí)查看所有生產(chǎn)流程。”在亞東（常州）科技有限公司（下文簡(jiǎn)稱“亞東”）數(shù)據(jù)中心，公司總經(jīng)理薛梁展示了“數(shù)字孿生工廠”的“云圖”。

作為常州的傳統(tǒng)紡織印染龍頭企業(yè)，成立于2011年的亞東一直在江蘇省紡織染色行業(yè)中名列前茅。人們熟知的優(yōu)衣庫(kù)等品牌中的部分衣服面料便出自亞東。經(jīng)過10年的發(fā)展，無論企業(yè)體量還是產(chǎn)量，亞東都有了長(zhǎng)足提升。如何高效管理生產(chǎn)運(yùn)行成了企業(yè)亟須解決的問題。

今年，在天寧區(qū)政府引入的海爾卡奧斯的助力下，亞東率先打造全國(guó)首家1：1虛擬還原的“數(shù)字孿生工廠”?！皵?shù)字孿生工廠”，顧名思義，指通過數(shù)字化構(gòu)建一個(gè)數(shù)字世界里一模一樣的實(shí)體工廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)車間場(chǎng)景的實(shí)時(shí)了解、分析和優(yōu)化。

“過去我們要靠腳力跑遍工廠的車間生產(chǎn)線，如今只需要盯著整個(gè)企業(yè)車間的‘云圖，就能實(shí)現(xiàn)‘一屏統(tǒng)管?！眮問|首席信息官徐鑫介紹，“數(shù)字孿生工廠”并不是“無人工廠”?！皵?shù)字孿生工廠”主要解決的是企業(yè)運(yùn)行過程中的痛點(diǎn)。

“通過模擬運(yùn)行調(diào)試，我們現(xiàn)在能夠有效破解傳統(tǒng)印染行業(yè)面臨的裝備智能化水平低、數(shù)據(jù)孤島化嚴(yán)重、維修成本高等痛點(diǎn)，工作效率提高了10%～15%?！毙祧伪硎?，解決了各種痛點(diǎn)后，在企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過收集企業(yè)各類數(shù)據(jù)，并進(jìn)行整理和分析，能解決印染企業(yè)從原材料、加工、貿(mào)易等環(huán)節(jié)上各自為政造成的成本高、能耗高等問題，實(shí)現(xiàn)了從“代替人”到“協(xié)助人”的數(shù)字賦能，打造“高效率、高質(zhì)量、高集成”的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)樣板工廠。

在長(zhǎng)春，一汽紅旗最新的新能源工廠正在如火如荼地建設(shè)中。當(dāng)它建成后，將成為一座聚合數(shù)字孿生技術(shù)、智能制造的“汽車數(shù)字工廠”。今年5月28日，在2021阿里云峰會(huì)上，阿里云與機(jī)械工業(yè)九院聯(lián)合發(fā)布“汽車數(shù)字工廠1.0”行業(yè)解決方案，數(shù)字孿生是這個(gè)方案中的重要部分。而“繁榮工廠”將會(huì)是首個(gè)采用這套方案的主機(jī)廠。

汽車制造是一種典型的離散制造：產(chǎn)品的生產(chǎn)過程通常被分解為很多零件，在不同的工廠甚至不同的企業(yè)里生產(chǎn)，生產(chǎn)過程更為復(fù)雜多變。而與之相對(duì)的則是流程制造，例如鋼鐵、水泥、服裝等工廠，用一條生產(chǎn)線就將原料制成成品。

把工廠搬到虛擬空間里，對(duì)于車間的管理人員或者工程人員來說，偌大工廠的管理和生產(chǎn)安排變得沒那么困難了?！胺睒s工廠”占地面積78萬平方米，相當(dāng)于105個(gè)足球場(chǎng)那么大。如果采用人工巡場(chǎng)的方式，人力資源成本高企不說，也無法實(shí)時(shí)兼顧到所有的生產(chǎn)線。數(shù)字孿生虛擬出來的工廠與真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境1∶1對(duì)應(yīng)，人在辦公室就能看到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的一舉一動(dòng)。在數(shù)字孿生的應(yīng)用中，管理人員能夠看到每一個(gè)車間的工作情況，通過搜索定位、“拖拉拽”等簡(jiǎn)單交互操作，就能定位到生產(chǎn)線的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

此外，數(shù)字孿生也降低了工人看懂?dāng)?shù)據(jù)的門檻。“它不需要你有CAD的經(jīng)驗(yàn)，也不需要有太多專業(yè)知識(shí)?！卑⒗镌乒I(yè)大腦數(shù)字孿生產(chǎn)品經(jīng)理伍劍介紹。

除了實(shí)時(shí)性，“回放”也是數(shù)字孿生的重要功能。生產(chǎn)監(jiān)管因此變得一目了然：借助數(shù)字孿生，工程師們可以快速追溯生產(chǎn)數(shù)據(jù)，甚至細(xì)化到當(dāng)時(shí)螺絲的力矩，更容易分析故障的原因;在車輛交付給消費(fèi)者后，“回放”仍然可以在售后服務(wù)中發(fā)揮作用。

為零售帶來新的猜想

無論是在智慧城市，還是智能制造的應(yīng)用上，數(shù)字孿生技術(shù)都已經(jīng)顯現(xiàn)出其強(qiáng)大的能量。在營(yíng)銷和零售方面，數(shù)字孿生技術(shù)也帶來了新的猜想，未來很有可能掀起一股新的浪潮。

就以汽車銷售來說，在傳統(tǒng)的零售流程中，車企先將每一種車型通過4S店推到市場(chǎng)中銷售，4S店在銷售中接觸到客戶。這個(gè)順序是從“貨”到“場(chǎng)”，再到“人”。

如果將數(shù)字孿生技術(shù)引入其中，以上順序?qū)⒉辉俟潭?，而是可以隨意打亂。車企先了解客戶——“人”，通過數(shù)字孿生技術(shù)為其量身定制產(chǎn)品?？蛻艨梢栽陔娚唐脚_(tái)下單，工廠接單之后按客戶的需求來制造，最后再通過不同的“場(chǎng)”將產(chǎn)品傳送給消費(fèi)者。這個(gè)順序是從“人”到“貨”，再到“場(chǎng)”，最后到“人”。

威馬汽車便采取了這樣的零售方式。盡管品牌目前只有一款車型——EX5，但客戶可以根據(jù)自己的需求在威馬電商平臺(tái)配置出1000多款不同款式的車。等待3到6個(gè)星期，客戶就可以獲得自己定制的汽車。在威馬汽車的銷售過程中，客戶的需求是放在第一位的。也正因如此，品牌獲得相當(dāng)多年輕人的青睞。

廠商關(guān)系也因此發(fā)生改變。傳統(tǒng)的4S店承擔(dān)經(jīng)營(yíng)和銷售的職責(zé)。威馬汽車雖設(shè)有綜合店，但主要用于品牌的宣傳和提供試駕等體驗(yàn)服務(wù)，不承擔(dān)過多的銷售功能，也沒有銷量的KPI考核。消費(fèi)者直接通過線上商城購(gòu)買，大大減少了經(jīng)銷商環(huán)節(jié)，也能將實(shí)惠更多地帶給消費(fèi)者。

在以用戶為中心的理念下，企業(yè)可以通過數(shù)字孿生技術(shù)，滿足每個(gè)消費(fèi)者的需求，與消費(fèi)者主動(dòng)匹配實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。