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(rèn)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(zhǔn)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科技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(rèn)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(biāo)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，樹根科技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(biāo)，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(xì)節(jié)當(dāng)中，直接將針間距等重要指標(biāo)，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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(rèn)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(biāo)不治本。疲勞的真正原因，有可能是失去了目標(biāo)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(biāo)：

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以及樹根科技的分析，“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(biāo)（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)。或者向設(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(zhǔn)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(biāo)作為競爭指標(biāo)，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。基于故障建模與設(shè)備運行的數(shù)字孿生，對于提高備件預(yù)測的準(zhǔn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)，盡快提升自身的運營效率，提升競爭力。

文末，感謝樹根科技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。

樹根科技與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。

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