試想一下，你擁有一個現(xiàn)實世界的完美數(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，更能精準地預(yù)測結(jié)果，并輸出指令以操縱現(xiàn)實世界。
當下，企業(yè)正在以多種方式使用數(shù)字孿生技術(shù)。在汽車和飛機制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)逐漸成為優(yōu)化整個制造價值鏈和創(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，實時指導(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，新加坡使用詳細的虛擬城市模型，用于城市規(guī)劃、維護和災(zāi)害預(yù)警項目。
數(shù)字孿生可以模擬物理對象或流程的各個方面。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)計到消費者整個供應(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”模式—生產(chǎn)車間設(shè)備的實物展現(xiàn)。仿真模型可以捕獲設(shè)備如何操作，工程師如何維護，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)字孿生市場的價值為38億美元，預(yù)計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)字模型以改進產(chǎn)品和流程。盡管在當時數(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、計算能力、數(shù)據(jù)存儲以及帶寬成本高昂，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)平臺供應(yīng)商將集成仿真平臺、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)進行流程仿真和場景評估。
與此同時，通過訪問大量數(shù)據(jù)，使得創(chuàng)建比以往更為詳細、更為動態(tài)化的仿真成為可能。對于數(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)的照片就越生動逼真。
圖數(shù)字孿生技術(shù)助力企業(yè)設(shè)計、優(yōu)化和轉(zhuǎn)型
模型+數(shù)據(jù)=洞察力和實際價值
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)計流程，削除原型測試中的許多方面。通過使用3D仿真和人機界面，如增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實，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、標準和法規(guī)進行設(shè)計評估。數(shù)字孿生可以幫助工程師在確定設(shè)計終稿之前，識別潛在的可制造性、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)計之外，數(shù)字孿生還有望改變企業(yè)對產(chǎn)品和機器進行預(yù)測性維護的方式。機器內(nèi)嵌入的傳感器將性能數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)字孿生體，這不僅可以預(yù)先識別和解決故障，還可以定制服務(wù)和維護計劃，更好地滿足客戶的個性化需求。
近期，荷蘭皇家殼牌公司（Royal Dutch Shell）啟動了一項為期兩年的數(shù)字孿生計劃，以幫助石油及天然氣運營商更加高效地管理海上資產(chǎn)，加強工人安全保障，并探索可預(yù)見的維護時機。
數(shù)字孿生有助于優(yōu)化供應(yīng)鏈、分銷和運營，甚至還可以優(yōu)化上述業(yè)務(wù)相關(guān)的每個員工的個人表現(xiàn)。舉例來說，全球快消產(chǎn)品制造商聯(lián)合利華（Unilever）啟動了一個數(shù)字孿生項目，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)傳感器被嵌入到機器內(nèi)部，向AI和機器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序反饋機器性能數(shù)據(jù)，并進行分析。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)測機器維護的時機、優(yōu)化產(chǎn)出并提高產(chǎn)品合格率。
再比如，智慧城市計劃正使用數(shù)字孿生技術(shù)來緩解交通擁堵、進行城市規(guī)劃等。新加坡雄心勃勃的“虛擬新加坡計劃”（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，用于緊急疏散計劃和路線安排。
新事物
過去十年來，由于以下幾個因素，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。現(xiàn)在，人們可以設(shè)計復(fù)雜的假設(shè)仿真情景，從探測到的真實情況回溯，執(zhí)行數(shù)百萬次的仿真流程也不會使系統(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)擴大。同時，機器學(xué)習(xí)功能正在增強洞察的深度和使用性。
新的數(shù)據(jù)源。實時資產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)如LIDAR（激光雷達）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，嵌入機器內(nèi)部的或部署在整個供應(yīng)鏈的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，可以將運營數(shù)據(jù)直接輸入到仿真系統(tǒng)中，實現(xiàn)不間斷的實時監(jiān)控。
互操作性。過去十年里，將數(shù)字技術(shù)與現(xiàn)實世界相結(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)通信標準的加強，以及供應(yīng)商為集成多種平臺集成做的努力。
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。先進的數(shù)據(jù)可視化可以通過實時過濾和提取信息來應(yīng)對該挑戰(zhàn)。最新的數(shù)據(jù)可視化工具除了擁有基礎(chǔ)看板和標準可視化功能之外，還包括交互式3D、基于VR和AR的可視化、支持AI的可視化以及實時媒體流。
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)于真實世界更細粒度、更及時、更準確的信息，以便與虛擬模型集成。
平臺。增加功能強大且價格低廉的計算能力、網(wǎng)絡(luò)和存儲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、物聯(lián)網(wǎng)和分析技術(shù)領(lǐng)域進行了大量投資，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)字孿生提供動力的AI和機器學(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，團隊應(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)縮短獲益時間。
即使是針對新流程、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流程。對于化學(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，測量一個物理對象可能成本過高或不太實用。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、收益分析對確定使用傳感器數(shù)量至關(guān)重要?，F(xiàn)代飛機引擎上可以有成千上萬個傳感器，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、進行預(yù)測性維護、幫助機隊管理成本等。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，運用機器學(xué)習(xí)和先進網(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）變得實時可見。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，將其用于財務(wù)分析和預(yù)測，可以改善和優(yōu)化預(yù)測、定價和增銷機會。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選項。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)計未來會有更多企業(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。
圖數(shù)字孿生趨勢細分
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、實時制定以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的決策，以及設(shè)計新的產(chǎn)品、服務(wù)和商業(yè)模式的機會。
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)。當早期實踐者在各自行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)出先發(fā)優(yōu)勢時，其他企業(yè)也將緊隨其后。
長期來看，若想要實現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)的全部潛力，可能需要集成整個生態(tài)圈內(nèi)的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)。創(chuàng)建一個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營觀點，但仍然需要將外部實體整合到內(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)仍對點對點連接之外的外部集成感到不滿意?？朔@種猶豫可能是一個長期挑戰(zhàn)，但最終，所有的付出都將是值得的。未來，期望企業(yè)會利用區(qū)塊鏈打破信息孤島，繼而驗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)，從而使仿真更加細節(jié)化、動態(tài)化，更具潛在價值?，F(xiàn)在，是時候?qū)⒛愕臄?shù)字企業(yè)從黑白時代轉(zhuǎn)換到彩色時代了。你準備好了嗎？
一線經(jīng)驗分享
準備起飛：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)展做準備。作為澳洲的空中導(dǎo)航服務(wù)供應(yīng)商，公司預(yù)計其空域內(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，無人機在低空空域的興起—從空中的士到送貨無人機，對新智能系統(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)對上述挑戰(zhàn)，這些舉措將幫助公司利用數(shù)據(jù)的價值并提供未來信息管理服務(wù)。其中的一項舉措是，探索一個結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和機器學(xué)習(xí)能力的數(shù)字孿生體以增強空管局現(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)略團隊在2019年初啟動了數(shù)字孿生技術(shù)開發(fā)項目，其實際目標是：確定數(shù)字孿生是否可以使公司提高當前空中交通網(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)化起飛時間以及減少航班延誤？
該團隊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。團隊已經(jīng)完成四項概念驗證，證實了最初的目標。現(xiàn)在，團隊期望在現(xiàn)有的空中交通管制系統(tǒng)中進行并行測試。概念驗證可以基于實時情況優(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)字孿生項目也能作為改善公司傳統(tǒng)工作方式的試驗田。該公司傳統(tǒng)的工作方式為一年365天、一天24小時地提供安全的導(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)字孿生項目正在改變澳大利亞航空管理局對可能發(fā)生事情的看法。團隊嘗試采用敏捷開發(fā)方法來縮短產(chǎn)品上市時間，同時保持對安全性的關(guān)注。團隊正以更快的速度交付工作軟件—短時間內(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，但公司仍需專業(yè)的技術(shù)知識來開發(fā)實施高級分析功能。通過和具有相關(guān)資深經(jīng)驗和現(xiàn)成技術(shù)的供應(yīng)商、咨詢顧問的合作，團隊填補了這一空缺。
與此同時，該團隊一直持續(xù)探索數(shù)字孿生的相關(guān)應(yīng)用。比如，當前的空中交通管制員僅負責指派的空域，不考慮交通量。為優(yōu)化管制員的工作量，該團隊計劃使用數(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)化是一個非常復(fù)雜的問題，需要大量的實時數(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點到達率并節(jié)省燃油，但飛行員可能會為了避免耽誤乘客轉(zhuǎn)機，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。
在概念驗證階段完成后，團隊將進入試生產(chǎn)階段。團隊成員將使用當前數(shù)據(jù)進行數(shù)月的測試，并計劃于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—過去八個月內(nèi)我們所取得的進步，甚至超過了過去八年的進展。”
獲得牽引力：普利司通的數(shù)字孿生體驅(qū)動創(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、車隊運營商和個人駕駛員的產(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)他們的團隊開發(fā)復(fù)雜的數(shù)字孿生，以期最終在普利司通的整個價值鏈上提供洞察，其目標是提升利潤率、維持競爭優(yōu)勢、減少上市時間，并提供尖端的輪胎即服務(wù)（As-a-service）產(chǎn)品。
歐洲車隊正逐漸轉(zhuǎn)向一種按公里數(shù)計費的（PPK）訂購模式，以幫助車隊運營商優(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)定合適的價格卻絕非易事。輪胎的生命周期受各種因素的影響，包括負重、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)字孿生體的真實數(shù)據(jù)輸入，想要確定一個令人滿意且具有競爭力的PPK價格，并且期望這一價格能夠持續(xù)為企業(yè)帶來利潤，即使有可能性存在，也將十分困難。普利司通進入PPK市場可謂是戰(zhàn)略飛躍，其產(chǎn)品的定價就是為了贏得大多數(shù)車隊的業(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)用于高級分析算法中。
Dorfi說：“有些人會問，‘既然你們已經(jīng)有大數(shù)據(jù)了，為什么還要數(shù)字孿生—為什么不直接進行分析呢？’我跟他們解釋，雖然分析很重要，但它只是增強數(shù)字孿生的能力。數(shù)字孿生能夠讓我們從多個維度看到輪胎性能，也可以在尚無可用數(shù)據(jù)的時候應(yīng)用于產(chǎn)品的開發(fā)。”他認為，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、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、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，以實時了解汽車和輪胎的使用情況，幫助車隊根據(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)模式的高級應(yīng)用。
如今，普利司通正使用數(shù)字技術(shù)為其車隊客戶帶來更多價值。隨著時間的推移，企業(yè)計劃擴大數(shù)字孿生技術(shù)的使用范圍，包括駕駛員、車隊經(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，可能還會涉及安全協(xié)議。“我們確定已經(jīng)抓住了引領(lǐng)走向未來的驅(qū)動因素。”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)字孿生實現(xiàn)端到端生產(chǎn)自動化
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)團隊開發(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)管十分嚴格，任何創(chuàng)新都必須在開發(fā)實驗室進行全面的合規(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15年的時間。因此，Pistek一直都在尋找能加速試驗進程和業(yè)務(wù)流程的方法。
即使在數(shù)字時代，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，實現(xiàn)自動化無疑是一大挑戰(zhàn)。
迄今為止，還沒有實現(xiàn)這些生產(chǎn)步驟的自動化。Pistek表示，真正的端到端的生產(chǎn)自動化就是這個行業(yè)的最高目標。
此時，數(shù)字孿生技術(shù)便彰顯了它的作用。它幫助團隊加速試驗進程，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，從而實現(xiàn)復(fù)雜化學(xué)和生化過程的自動化。
為此，Pistek和他的開發(fā)團隊在實驗室中構(gòu)建了制造過程的復(fù)雜虛擬展示。團隊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，實現(xiàn)了各步驟之間流程的自動化控制，從而完成制造過程端到端模擬?；瘜W(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，實時傳感器無法監(jiān)測到期望的輸出，并且輸出結(jié)果的質(zhì)量數(shù)小時甚至數(shù)天后仍然未知。因此，開發(fā)團隊使用軟測量或代理測量嘗試預(yù)測生化反應(yīng)完成所需的時間，并將該時間反饋至一個集成了AI和機器學(xué)習(xí)的數(shù)字孿生體中。“有一點很重要，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)量控制實驗室發(fā)回的實際測量的結(jié)果，這樣我們就能做出更加精準的預(yù)測。”
一些制藥公司認為實現(xiàn)自動化的關(guān)鍵在于更好的設(shè)備、傳感器或技術(shù)。但Pistek卻不這么認為：“制藥行業(yè)真正的驅(qū)動因素是圍繞整個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)的最終目標是建立一個無需人工干預(yù)即可控制并引導(dǎo)自動化流程的數(shù)字孿生體。
在武田制藥的開發(fā)實驗室里，這種生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)建成并運用于生物制劑上，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)字孿生體開始運作，架構(gòu)已搭建，方法已就位—基礎(chǔ)工作就完成了?，F(xiàn)在，團隊正在優(yōu)化流程，以使其更穩(wěn)健。Pistek期望這一自動化方法明年可推廣至實驗室的所有模式，并且在兩到三年之后，可以在生產(chǎn)車間中實現(xiàn)復(fù)雜的自動化。
數(shù)字孿生中，對生物和化學(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。這是一個需要時間的學(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下的技術(shù)能力。價格低廉的傳感器，物聯(lián)網(wǎng)、機器學(xué)習(xí)及快速、無摩擦的云技術(shù)相結(jié)合，可以支持復(fù)雜的分析以及實時模擬。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，這對數(shù)字孿生的復(fù)雜程度又提出了新的要求。屆時，企業(yè)就會面臨一個很有挑戰(zhàn)性的決策，是小規(guī)模投資此類試驗，還是大規(guī)模投資以支持此類更廣泛的創(chuàng)新呢？
財務(wù)：數(shù)字孿生有越來越大的潛力影響企業(yè)的底線，但是首席財務(wù)官們（CFOs）和他們的團隊始終不能很好的理解這個技術(shù)。對許多財務(wù)部門的人來說，制造流程以及倉儲物流的傳統(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，主動維護或者利潤優(yōu)化這些新服務(wù)。同時，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，特別是對于需要開發(fā)新產(chǎn)品、新服務(wù)等的企業(yè)而言。
風險：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)動帶來的中端都可能給整個企業(yè)帶來巨大的風險。但數(shù)字孿生可能不會顯著增加風險，至少一開始不會。但是，隨著對數(shù)字孿生的依賴性不斷增強，企業(yè)會積累大量來自傳感器或其它來源的數(shù)據(jù)，這可能會增加隱私或網(wǎng)絡(luò)風險。如果數(shù)字雙系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一個新的業(yè)務(wù)模型，該模型具有多個“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對財務(wù)、技術(shù)和現(xiàn)有業(yè)務(wù)模型產(chǎn)生哪些實質(zhì)性的影響。如果潛在風險很大，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)需要對這些風險進行評估和管理。
總結(jié)
未來，任何事物，包括人類、服務(wù)、全球企業(yè)甚至各個城市等，都會有相應(yīng)的數(shù)字孿生體。這種規(guī)?？赡懿粫诤罄m(xù)的18個月到24個月內(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。試點項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，是時候迎接將至的顛覆性變革了。
