（三）数字孪生的十个领域（下）

梳理数字孪生的十个关系(接上篇）：

  6  数字孪生与工业互联网

从Garnter发布的2017年新兴技术成熟度曲线图上可以看出，数字孪生技术正处于冉冉上升的阶段。IDC公司在2017年11月发布，到2020年全球排名前2000家的企业中将有30%使用工业互联网产品中的数字孪生来助力产品创新。

虽然现在离数字孪生的普及应用尚早，但每一家企业都不能再逃避数字孪生现实技术的发展趋势。工业互联网天生具有双向通路的特征，是数字孪生的孵化床，物理实体的各种数据采集、交换、都要借助它来实现。工业互联网将机器、物理基础设施都连接到数字孪生上，并将数据的传递、存储分别放到边缘或者云端上。

可以说，工业互联网激活了数字孪生的生命，使数字孪生真正成为一个有生命力的模型。数字孪生是工业互联网的重要场景，核心是在合适的时间、合适的场景，做基于数据的、实时正确的决定，这意味着它可以更好地服务客户。数字孪生是工业App的完美搭档，一个数字孪生体可以支持多个工业App。工业app利用数字孪生技术可以分析大量的KPI数据，包括生产效率、宕机分析、失效率、能源数据等，形成评估结果反馈并储存，使产品与生产的模式都可以得到优化。

  7  数字孪生与车间生产

车间生产以流程为核心，而数字孪生是以资产为核心的。利用数字孪生，可以对机器安装、生产线安装等建立一个庞大的、虚拟的仿真版本，通过将物理生产线在数字空间进行复制，提前对安装、中试的工艺进行仿真。对数字孪生体的记录和分析，在实际生产线安装时可以直接复制使用，从而大大降低安装成本，加速新产品的“落地生根”。同时，可以利用在机器调试中持续产生的数据波动（如能耗、错误比率、循环周期等）来优化生产，并且这些数据可以在后续的工厂和设备运行过程中发挥作用，提高生产效率。

值得一提地对生产线的利好是：在一些关键节点，数字孪生只需携带一部分信息而不需要完整的物料清单（Bill of Material，BOM，是以数据格式来描述产品结构的文件，是计算机可以识别的产品结构数据文件，也是企业资源计划的主导文件。BOM使系统能够识别产品结构，是联系与沟通企业各项业务的纽带）。代工生产供应商要考虑的问题也不仅仅再局限于产品本身，而扩展到为多领域模型、传感器、边缘设备等软件配套。

  8  数字孪生与智能制造

智能制造的范畴太宽泛，在智能制造中，智能生产、智能产品和智能服务，只要涉及智能，多多少少都会用到数字孪生。数字孪生是智能服务的重要载体，与智能服务相关的三类数字孪生如下图所示。在过去，产品一旦交付给用户，公司各部门就“无事一身轻”，无人再放在心上，导致产品研发走上“断头路”。

数字孪生起源于设计、形成于制造，最后以服务的形式在用户端与制造商保持联系。智能制造的各个阶段都离不开数字孪生，现如今，通过数字孪生体，研发人员可以获取实体的反馈，得出最宝贵的优化方略，让产品不再受冷落。换言之，数字孪生体就是一个“测试沙盒”，许多全新的产品创意可以直接通过数字孪生体传递给实体。数字孪生正逐渐成为一个数字化企业的标配。以德国雄克夹具公司为例，其将会为5000个标准产品均配置一个“数字孪生体”，其中的50个零部件已经进入建模阶段。

  9  数字孪生与工业边界

对一个产品的全生命周期过程而言，数字孪生发源于创意阶段，CAD设计从开始到物理产品实现，再到进入消费阶段的服务记录是持续更新的。然而，一个产品的制造过程本身也可能是一个数字孪生体，进行仿真模拟，并记录真实数据进行交互。

产品的测试也是如此。在汽车自动驾驶领域，一个验证5级自动驾驶系统的实例即使不是最复杂的数字孪生应用，那也是非常重要的一个应用。如果没有数字仿真，要完成这样的验证，则需要完成140亿公里的实况测试，工程和成本都太浩大了。

对于一个工厂的建造，数字孪生同样可以发挥巨大作用。通过建筑信息模型和仿真手段，对工厂的水电气网及各种设施建立数字孪生体，实现虚拟工厂装配。并在真实厂房建造之后，继续跟踪记录厂房自身的变化。

数字孪生技术在厂房设施与设备的维护研究方面，已有西门子在COMOS平台建立了数字孪生体，并且与手机App呼应。这样，维修工人进入工厂，带着手机就可以随时地扫描RFID或者QR码，分析备件、文档和设备信息及维修状况，并将具体任务分配到人。

同样，钻井平台、集装箱、航行的货船都可以建立一个对应的数字孪生体。

数字孪生的应用范围其实比上述提到的领域还广阔得多，数字孪生体还可以是一个复杂的组织或城市——数字孪生组织（DIgital Twin Organization，DTO），又可称为数字孪生企业（Digital Twin Enterprise，DTE）。例如，荷兰的软件公司Mavim能够提供数据孪生体组织软件产品，把企业内部的每一个物理资产、技术、架构、基础设施、客户互动、业务能力、战略、角色、产品、服务、物流与渠道都连接起来，实现数据互联互通和动态可视。

又如，利用法国达索系统的3DEXPERIENCE City，可以为新加坡城市建立一个完整的“数字孪生新加坡”。城市规划师可以利用数字影响更好地解决城市能耗、交通等问题；商店可以根据实际人流的情况调整营业时间；红绿灯也不再是以固定的时间间隔显示；突发事件的人群疏散都有紧急的实时预算模型；企业之间的采购、分销关系甚至都可以加进去，形成“虚拟社交企业”。

在2018年斯皮尔伯格执导的电影《头号玩家》中，普通人可以通过VR/AR自由进入一个虚拟的城市消耗自己的情感，也可以随时退回到真实的社区延续虚拟世界的情感。而这一切，在现实世界中似乎变得越来越可行。

  10  数字孪生与CIO

根据Gartner的预测，到2021年有50%的大型企业使用数字孪生，首席信息官或信息主管（Chief Information Officer，CIO）一职将炙手可热。CIO是负责一个公司信息技术和系统所有领域的高级官员，他们通过指导对信息技术迭代利用来支持公司的目标。

数字孪生聚集于物理资产与以资产为核心的新业务模式，CIO则习惯聚焦于流程提升和成本下降。CIO是否能够独立应付建立数字孪生，是对其的一个严峻的考验。这不仅涉及经济方面的问题，还涉及商业模式和商业交付。例如，一个轮胎制造商在为用户交付一个轮胎的时候，必须同时交付一套数字孪生体及其支撑软件。这意味着在轮胎的合同里面会出现软件交付和数据交付条款，这是一个商业问题，而不再仅仅是企业信息化的问题。

除了需要企业的各个部门共同制定战略，还有很多数字伦理问题需要企业跟合作伙伴及用户一起分析可能带来的结果。很显然，企业的数字孪生会影响到供应商、合作伙伴。这些，都不是CIO可以独自处理的事务。

来源：《数字孪生》——陈根

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