在7月30日召開的中共中央政治局會議中，再次強調(diào)要加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，深入推進重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略，加快國家重大戰(zhàn)略項目實施步伐。新基建的意義在于，促進中國的產(chǎn)業(yè)鏈升級，加快新技術(shù)、新產(chǎn)品的爆發(fā)和新業(yè)務(wù)模式的誕生。
在新基建中，隱含著一些相通的底層基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)字孿生就是其中之一。它并不是一個新生事物，研究機構(gòu)Gartner已經(jīng)連續(xù)3年將其評為全球十大科技趨勢之一；另一家研究公司Markets & Markets則預(yù)測認為，由其所撬動的市場，有可能呈現(xiàn)指數(shù)級增長，在未來5年增長10倍，從每年的38億美元增長到358億美元。
到底什么是數(shù)字孿生？
根據(jù)廣泛采用的定義，數(shù)字孿生是物理實體的數(shù)字化鏡像。
數(shù)字孿生通過將物體、系統(tǒng)、流程的信息，利用數(shù)字技術(shù)實時映射在數(shù)字化系統(tǒng)中，對產(chǎn)品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而讓企業(yè)實時了解資產(chǎn)的狀態(tài)、響應(yīng)變化，改善業(yè)務(wù)運營，創(chuàng)造新的價值。
數(shù)字孿生為什么重要？
數(shù)位孿生是推動產(chǎn)品創(chuàng)新與性能提升的底層邏輯和強大支撐。
用好數(shù)字孿生這個工具，可以縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、降低產(chǎn)品的試錯成本、加速實現(xiàn)高度定制化的生產(chǎn)模式、精準的制定生產(chǎn)與測試環(huán)節(jié)、掌控產(chǎn)品的生命周期、提前擬定產(chǎn)品故障的應(yīng)對措施、延長產(chǎn)品壽命，甚至改變商業(yè)模式。
如今數(shù)字孿生的應(yīng)用場景已經(jīng)完全超出了工業(yè)領(lǐng)域，從智慧物流、智能建筑到智慧城市，很多行業(yè)都可以借助數(shù)字孿生，搭建在虛擬世界與現(xiàn)實世界之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)更好的監(jiān)控、分析和預(yù)測。
雖然數(shù)字孿生的好處頗多，但是它本身并不是一個獨立的存在，需要與各種物聯(lián)網(wǎng)平臺和應(yīng)用相伴相生。
由于數(shù)字孿生這一概念的明確提出，起步于美國空軍研究實驗室，伴隨飛機、火箭等高端裝備，業(yè)內(nèi)往往對它持有難以飛入尋常百姓家的刻板印象。
加之一些公司想走提升軟件銷售的捷徑，過于突出3D仿真、大屏呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)可視化，造成了圍繞數(shù)字孿生這一概念的炒作、混亂、誤解和困惑。
因此，這篇文章是我與樹根互聯(lián)高級副總裁兼首席營銷官黃路川的交流所得，我們嘗試正本清源的分析數(shù)字孿生的未來趨勢，以及如何對其進行正確評價：
走向普及的下一站：推進數(shù)字孿生的規(guī)模效應(yīng)，投資回報按“天”計算
數(shù)字孿生的認知誤區(qū)有哪些？
如何評價數(shù)字孿生的有效性？
01
“共享模式”助推數(shù)字孿生的規(guī)模效應(yīng)
數(shù)字孿生的應(yīng)用對象，主要分為最終用戶和OEM兩個類別。
對應(yīng)于最終用戶的數(shù)字孿生，構(gòu)建數(shù)字孿生的設(shè)計方和應(yīng)用數(shù)字孿生使用方，是同一家企業(yè)。
比如宇航局、飛機制造商、冶金企業(yè)，就是最終用戶的典型代表。數(shù)字孿生中的物理實體，對應(yīng)的是飛機、火箭、高爐等大型設(shè)備，一套數(shù)字孿生方案的造價達到千萬級、甚至上億。
這類企業(yè)的研發(fā)門檻很高，最終用戶運用數(shù)字孿生實現(xiàn)的主要目標是降低研發(fā)成本，并且通過建立虛擬模型提升設(shè)備的性能與壽命。
如今，很多航空航天設(shè)備只有在虛擬環(huán)境中經(jīng)過驗證、測試之后，才會進入實際生產(chǎn)。當(dāng)新的設(shè)備建成后，通過安裝的各類傳感器，將實時數(shù)據(jù)回傳，數(shù)字孿生又起到了提升設(shè)備效率，降低運維成本的作用。
對應(yīng)于OEM的數(shù)字孿生，構(gòu)建數(shù)字孿生的設(shè)計方和應(yīng)用數(shù)字孿生的使用方，來自不同企業(yè)。
比如來自食品飲料、紡織等行業(yè)的機械制造商，就是OEM的典型代表。數(shù)字孿生中的物理實體，是吹瓶機、注塑機、縫紉機等機器設(shè)備。
數(shù)字孿生可以通過“共享”模式，在同類設(shè)備的使用群體內(nèi)，被多個企業(yè)共享，極大的降低投入資金。
設(shè)備出廠之后，根據(jù)不同的去向，每臺設(shè)備都會對應(yīng)一個獨一無二的數(shù)字孿生，這些數(shù)字孿生脫胎于同一“母體”，卻又“性格”迥異。它們記錄了每臺設(shè)備不同的運行環(huán)境和各類參數(shù)，協(xié)助設(shè)備的維護和運行。
這類應(yīng)用更有想象空間。由于同類設(shè)備的數(shù)字孿生在很大比例上，具有可復(fù)用性，當(dāng)達到規(guī)模效應(yīng)時，數(shù)字孿生的成本可能極大降低，達到百元以內(nèi)。其所對應(yīng)的投資回報率，可能實現(xiàn)按照“天”為單位計算。使用者按需付費，投資的回收周期很短，馬上能夠看見效益。
已經(jīng)有企業(yè)在實踐這個做法。舉個實際中的例子，樹根互聯(lián)為杰克縫紉機股份有限公司建立的縫紉設(shè)備數(shù)字孿生，為杰克產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈上的下游企業(yè)，包括上萬家分銷商、十幾萬家的服裝企業(yè)提供服務(wù)。
數(shù)字孿生的應(yīng)用不僅助力杰克縫紉機打造了全新的智能產(chǎn)品，更重要的是可以對分銷商、終端客戶等產(chǎn)業(yè)鏈條上的用戶提供他們密切關(guān)心的核心數(shù)據(jù)和價值。
在牛仔褲的縫紉場景中，針間距是一個重要指標，直接衡量服裝的質(zhì)量是否合格。過去，針間距只能靠檢驗員用眼睛觀察，現(xiàn)在數(shù)字孿生讓服裝廠的管理可以深入到每個小細節(jié)當(dāng)中，直接將針間距等重要指標，以直觀數(shù)據(jù)的方式呈現(xiàn)出來。
通過監(jiān)測每臺縫紉機的運轉(zhuǎn)情況，可縮短設(shè)備的待機時間，進而提高工作效率，也便于管理者快速進行有效決策。項目提升分銷商服務(wù)效率，讓服務(wù)及時率提升15%；設(shè)備管理效率提升30%；客戶滿意度提升10%。同時，通過根云平臺實時監(jiān)控，對縫紉設(shè)備的針距針腳進行監(jiān)控，保證服裝生產(chǎn)質(zhì)量，大幅度提升產(chǎn)品質(zhì)量檢測通過率。
每位民營企業(yè)家和制造公司的創(chuàng)始人，都有濃厚的現(xiàn)場實操情結(jié)，喜歡深入一線把握管理細節(jié)。數(shù)字孿生可以讓這些企業(yè)的管理者隨時隨地了解生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，場景還原和保真度高，猶如身臨其境。
通過這種方式，一方面可以滿足管理者貼近一線掌控細節(jié)的訴求，一方面可以提升管理者的能力天花板。如果事事到場、親力親為，一名企業(yè)家的管理能力上限不超過10家工廠。而通過數(shù)字孿生技術(shù)，企業(yè)家既可以關(guān)心生產(chǎn)細節(jié)，又可能遠程運籌帷幄，管理百余家工廠亦非妄言。
疫情創(chuàng)造了一個絕佳的機會，讓那些囫圇吞棗應(yīng)用起來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，可以被細嚼慢咽和更深的嵌入操作流程，數(shù)字孿生作為一種底層載體，也進入了創(chuàng)造價值的實質(zhì)性階段。
02
避免進入數(shù)字孿生的認知誤區(qū)
根據(jù)Gartner對數(shù)字孿生的精確定義：
數(shù)字孿生是某一事物、人或流程的虛擬表示。數(shù)字孿生旨在優(yōu)化這些資源的運作或使用，或與之相關(guān)的業(yè)務(wù)決策，比如提高維護或運作效率。數(shù)字孿生包括模型、數(shù)據(jù)、與對象的一對一關(guān)聯(lián)以及對其進行監(jiān)控的能力。“物”可以廣泛應(yīng)用于任何類型的物理資產(chǎn)、產(chǎn)品或設(shè)備，包括諸如網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序等IT資產(chǎn)。
這其中有兩個關(guān)鍵的數(shù)字孿生規(guī)則：
1. 數(shù)字孿生必須具有相應(yīng)的“物”，這是一種對應(yīng)關(guān)系。
2. 在數(shù)字孿生和物理實體之間，存在雙向信息流動，數(shù)字孿生采集物理實體的數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生數(shù)據(jù)回流，提升物理實體的某些能力。
對于數(shù)字孿生的理解，普遍存在的誤區(qū)有以下三種：
【第一種】
誤區(qū)：數(shù)字孿生的價值在于數(shù)據(jù)呈現(xiàn)
正確：數(shù)字孿生的價值在于冰山之下，尤其是不可見的部分
數(shù)字呈現(xiàn)是最直觀的，也是最為顯而易見的表面價值。滿足于普通解及其結(jié)論，使得一些企業(yè)在完成初步的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)之后，就止步不前，停止了對于數(shù)字孿生的探索。
其實，并不是所有數(shù)字的模型都是數(shù)字孿生，而且數(shù)字孿生的價值恰恰在于不可見的部分。從本源上來說，數(shù)字孿生的價值在于帶來APM（資產(chǎn)績效管理）的提升，改進設(shè)備的性能。
數(shù)字孿生的價值在于創(chuàng)建物理模型和數(shù)字世界之間的連接性，進一步分析各種要素之間的隱含關(guān)系，再通過一連串的處理、分析、判斷之后，對物理模型產(chǎn)生反饋，改進和優(yōu)化其價值。這其中包含4個重要步驟：
1.建立數(shù)字模型
2.增強感知機制
3.數(shù)據(jù)分析和預(yù)測
4.產(chǎn)生反饋和決策
因此數(shù)字孿生的難點并不在呈現(xiàn)，而在于建模，需要大量的樣本庫和數(shù)據(jù)庫，安裝額外的傳感器，新型算法的沉淀和梳理才能實現(xiàn)。如果只在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)上做投入，容易進入只關(guān)注現(xiàn)象，而沒有資金和精力去分析本質(zhì)的怪圈。
這種做法就像人們疲勞的時候，首先想到是去休息，這當(dāng)然沒有錯，不過治標不治本。疲勞的真正原因，有可能是失去了目標感，或者是身體出現(xiàn)了病痛，如果不從本源上著手改進，往往會感覺到“越睡越困”。
在此前的文章中，我曾經(jīng)提到過“聯(lián)接度”，它是衡量工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要指標：
聯(lián)接度=已經(jīng)聯(lián)接的要素/未被聯(lián)接的要素
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“第一性原理”，就是要廣泛地聯(lián)接各種機器設(shè)備和工業(yè)系統(tǒng)，由此而實現(xiàn)“聯(lián)接-管控-優(yōu)化-效益”的基本邏輯。
數(shù)字孿生的運用，有助于不僅聯(lián)接“看得見、摸得著、想得清”的已知工業(yè)要素，還在于發(fā)現(xiàn)和聯(lián)接那些“看不見、摸不著、想不清”的工業(yè)要素，建立這些要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
【第二種】
誤區(qū)：數(shù)字孿生中的“物”，必須是設(shè)備或者資產(chǎn)
正確：數(shù)字孿生中的“物”，可以是實體設(shè)備，也可以是流程或組織
數(shù)字孿生的應(yīng)用場景，已經(jīng)完全超出了工業(yè)的應(yīng)用范疇，也已經(jīng)超越了實體設(shè)備和資產(chǎn)。
根據(jù)Gartner以及樹根互聯(lián)的分析，“數(shù)字孿生”的概念可以也確實適用于更抽象的IT概念，比如：工作流（例如，審批流程）、業(yè)務(wù)對象（例如，采購訂單）和運營指標（例如，成品率）。由此延展并進一步分類，數(shù)字孿生的基礎(chǔ)類別包括：
1.離散數(shù)字孿生：優(yōu)化單個資產(chǎn)、人和其他物理資源。通常用于監(jiān)控和優(yōu)化原子資源的使用，比如人、單個產(chǎn)品或一件件設(shè)備，以及單個流程任務(wù)。
2.復(fù)合數(shù)字孿生：應(yīng)用于涉及包含離散數(shù)字孿生和資源（例如，來自外部數(shù)據(jù)源）的運作。通常設(shè)計用于監(jiān)控和優(yōu)化離散數(shù)字孿生和原子資源的相關(guān)組合的使用。例如，復(fù)合性更高的設(shè)備，比如汽車或工業(yè)汽輪機，以及整個和部分制造或工業(yè)流程。
3.組織數(shù)字孿生：在特定的業(yè)務(wù)流程中最大化價值，比如在制造流程中，或在整個企業(yè)運作中。通常用于監(jiān)控和優(yōu)化高階企業(yè)層面結(jié)果。例如，根據(jù)不斷調(diào)整的上市戰(zhàn)略來優(yōu)化整體制造能力，或者為公司所有利益相關(guān)者創(chuàng)造最大業(yè)務(wù)價值。
三種數(shù)字孿生的一個重要共同特征是，它們在企業(yè)中扮演著兩個重要角色：
首先，數(shù)字孿生用來提高態(tài)勢感知能力。例如，向工業(yè)汽輪機中添加傳感器，并分析物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)?；蛘呦蛟O(shè)備中添加更多傳感器并更徹底地分析設(shè)備數(shù)據(jù)，可以預(yù)測未來的故障。
其次，數(shù)字孿生幫助做出更好的業(yè)務(wù)決策。例如，通過檢查庫存管理和現(xiàn)場服務(wù)管理應(yīng)用，我們可以在其準備脫機時修理工業(yè)汽輪機，在其故障之前進行修理。
這種雙重作用通常意味著數(shù)字孿生具有關(guān)鍵的中間角色，一方面在架構(gòu)上位于物聯(lián)網(wǎng)連接的事物和企業(yè)實體之間，另一方面是在核心企業(yè)應(yīng)用之間。
【第三種】
誤區(qū)：數(shù)字孿生創(chuàng)造了一個新產(chǎn)品、新市場
正確：數(shù)字孿生并不是一種獨立的生產(chǎn)力
數(shù)字孿生并不是一個單獨的產(chǎn)品，并不能獨立交付，它是碎片化的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)中的一個關(guān)鍵的中心匯聚點。數(shù)字孿生搭建了一個基礎(chǔ)管理和未來應(yīng)用拓展的必不可少的中間層，向上向下都有廣闊的延伸空間。
數(shù)字孿生終究只是一種虛擬模型，一種與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相得益彰的模型。它在很大程度上與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺共存，同時發(fā)揮功效。畢竟，先進的技術(shù)最終都要回歸到實際業(yè)務(wù)中實現(xiàn)價值。
例如，三一重工運用基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生技術(shù)，結(jié)合售后服務(wù)系統(tǒng)，將服務(wù)過程的幾個關(guān)鍵指標作為競爭指標，包括工程師響應(yīng)時間（從接到需求電話，到可以派出工程師的時間）、常用備件的滿足度、一次性修復(fù)率、設(shè)備故障率等進行評價服務(wù)的好壞。
通過對每一次的設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)、故障參數(shù)以及工程師維修的知識積累，三一集團對數(shù)據(jù)進行建模，還原設(shè)備、服務(wù)等相關(guān)參與方的數(shù)字化模型，不斷的改進對應(yīng)的服務(wù)響應(yīng)與質(zhì)量。
分析數(shù)據(jù)可以得知，基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生智能服務(wù)，對響應(yīng)的提高有高達33%的正面影響?；诠收辖Ｅc設(shè)備運行的數(shù)字孿生，對于提高備件預(yù)測的準確率有高達55%直接效益影響。
最終給三一帶來的收益是非常明顯的，工程師響應(yīng)時間從原來的300分鐘縮短到15分鐘，主要服務(wù)區(qū)域2小時到現(xiàn)場，24小時維修好，服務(wù)響應(yīng)水平提高的同時還把渠道的備件庫存從10億降低到7個億，一次性修復(fù)率從75%提升到92%。
03
如何評價數(shù)字孿生的有效性
目前市場上提供數(shù)字孿生的實施類公司很多，如何甄別數(shù)字孿生的質(zhì)量？
評價數(shù)字孿生，同樣不能只看表面價值，不是評判數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的是否全面和美觀，或者分析功能是不是夠強大，而是要看數(shù)字孿生是不是真正的應(yīng)用和貫徹到每天的工作流程中。
日常：現(xiàn)場工程師們是不是通過數(shù)字孿生的程序去做交流，通過數(shù)據(jù)驗證自己的原始假設(shè)？
迭代：管理者們是否通過數(shù)字孿生完成管理的職責(zé)，督導(dǎo)各種設(shè)備和現(xiàn)場員工的行為，真正提升了管理能力？
閉環(huán)：企業(yè)是否根據(jù)自身的需求，建立PDCA（計劃Plan、執(zhí)行Do、檢查Check、處理Action）的閉環(huán)，改進數(shù)字孿生的應(yīng)用？
只有將數(shù)字孿生和數(shù)據(jù)思維融入日常工作，才能不斷開發(fā)和創(chuàng)造數(shù)字孿生的持續(xù)生命力，觸碰到數(shù)字孿生的遠景未來：
交互式數(shù)字孿生：設(shè)備操作者、產(chǎn)線員工、運營者等各方，使用直觀的拖拽界面，逐級構(gòu)建實時的數(shù)字孿生。最終用戶還可以使用交互式數(shù)字孿生，添加更多自定義的物模型、數(shù)字模型、指標和智能運營捆綁。
交互式數(shù)字孿生的靈活開放API：提供增強的嵌入式機制模型，按金字塔層劃分的人工智能和機器學(xué)習(xí)模型以及行業(yè)分類法，以構(gòu)建推薦的預(yù)測性和規(guī)范性分析指標和功能。
數(shù)字孿生市場：這是一個IT /OT專家可以協(xié)作創(chuàng)建和交易數(shù)字孿生的場所，并在其中應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)分享收益。
數(shù)字孿生錢包：為每個數(shù)字孿生分配一個錢包，通過深度應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以將所有權(quán)、收益權(quán)和使用權(quán)分配給不同的個人。即每個數(shù)字孿生都可以根據(jù)實例的收入進行證券化。
產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字孿生編排：產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字孿生編排動態(tài)優(yōu)化訂單分派，以實現(xiàn)最佳整體性能，并使用區(qū)塊鏈分布式分類賬技術(shù)獲取數(shù)字孿生金字塔實時能力的全球可信視圖，以智能地籌集資金以最大化運營資本效率。
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雖然各個公司紛紛開始了對于數(shù)字孿生的實踐，但是對于數(shù)字孿生的理解，以及如何運用不同類型的數(shù)字孿生，存在某些誤區(qū)。因此導(dǎo)致一些企業(yè)對于數(shù)字孿生的價值存在著偏頗評估。
最終用戶以及OEM兩類應(yīng)用場景極為不同。大型企業(yè)有能力獨立部署內(nèi)嵌數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，建設(shè)完備的數(shù)字孿生標準。中小企業(yè)則擅長于充分利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上提供的數(shù)字孿生服務(wù)，以很小的代價快速優(yōu)化自己的各級指標，盡快提升自身的運營效率，提升競爭力。
文末，感謝樹根互聯(lián)高級副總裁兼首席營銷官黃路川在成文過程中，給予我的大力支持。
樹根互聯(lián)與Gartner共同出版了市場上第一份全面解讀數(shù)字孿生在工業(yè)實踐的白皮書，《如何利用數(shù)字孿生幫助企業(yè)創(chuàng)造價值？》。
本文小結(jié)：
在新基建中，隱含著一些相通的底層基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)字孿生就是其中之一。
數(shù)字孿生的應(yīng)用對象，主要分為最終用戶和OEM兩個類別。OEM的應(yīng)用更有想象空間，在很多場景中，數(shù)字孿生可以通過“共享”模式，在同類設(shè)備的使用群體內(nèi)，被多個企業(yè)共享，極大的降低投入資金。
數(shù)字孿生有兩個關(guān)鍵規(guī)則：第一，數(shù)字孿生必須具有相應(yīng)的“物”，這是一種對應(yīng)關(guān)系。第二，在數(shù)字孿生和物理實體之間，存在雙向信息流動。對于數(shù)字孿生的理解，還需要避免多個誤區(qū)。
評價數(shù)字孿生，同樣不能只看表面價值，不是評判數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的是否全面和美觀，或者分析功能是不是夠強大，而是要看數(shù)字孿生是不是真正的應(yīng)用和貫徹到每天的工作流程中。
