數字雙胞胎的技術進化:從虛擬產品技術到數字戰略技術
特斯拉在2021上海車展特斯拉車主維權事件中，向市場監管部門和維權的張女士發送了48頁6697組後臺服務器數據，詳細記錄了事故發生前30分鐘車主的車況和駕駛動作。
特斯拉用戶不僅可以通過特斯拉的數字雙胞胎追溯設備的過去和現在的使用情況，還可以在使用過程中發現特斯拉汽車的功能似乎越來越智能，特斯拉汽車似乎越來越懂妳。特斯拉通過數字孿生為用戶提供了壹種“持續智能”，可以不斷適應用戶，不斷優化。通過這項服務，特斯拉每年每輛特斯拉可以獲得超過65，438美元+0，200英鎊的收入。
要建立像特斯拉壹樣的數字化產品、服務和商業模式，我們需要了解數字孿生技術的起源、發展和不斷進化。到目前為止，數字結對已經經歷了三個階段:
1，虛擬產品管理發展階段
2003年，Michael Greives首先提出了Digital Twin作為PLM的概念模型，將虛擬產品納入PLM的管理範疇，重新定義了PLM。到2011，美國國家航空航天局已將“數字孿生”列入美國航天發展規劃，這壹階段是數字孿生概念的形成階段。在這壹階段，數字孿生主要被定位為下壹代PLM系統的“近乎完美的模型”。
2.工業互聯網的發展階段
從2011開始，GE公司發布了雄心勃勃的工業互聯網計劃。隨後，在GE、西門子、PTC等公司的倡導和支持下，數字孿生作為工業互聯網的核心技術受到了前所未有的關註。現階段，無論是ge、PTC還是西門子，都不僅僅是將數字孿生用於CAD、CAE、PLM等虛擬產品系統工程。數字孿生和數字主線也是工業互聯網各個領域的核心技術支撐，如設備(APM)、過程控制、網絡等。各廠商發布了設備、網絡、流程、產品、生產、運營等不同應用場景的百萬數字結對。數字孿生通過工業互聯網的發展進入商用階段，但迄今為止只有約1%的企業資產應用了數字孿生技術。
3.數字戰略與技術的發展階段
2017年，Gartner將數字孿生列入10戰略技術趨勢，數字孿生進壹步從工業互聯網的核心技術發展到基於物聯網的智慧城市和企業數字化的核心戰略技術。作為壹項戰略技術，數字結對已經從復雜系統工程(iMBSE)和工業互聯網等特定領域發展到智慧城市和企業的數字基礎設施。Gartner數字結對分為三種基本類型:離散數字結對、組合數字結對和組織數字結對。產品數字孿生或設備數字孿生實際上是壹個離散的數字體，這種數字孿生的作用是局部的。Gartner的建議實際上是將這種離散的數字孿生能力“組裝”起來，創建壹個具有特定商業模式和運營模式的組織數字孿生(DTO)，讓企業擁有數字孿生的持續智能能力。這樣，數字結對就成為了企業數字化的壹項核心戰略技術。
數字結對實施路線:從離散可見性和數據驅動到持續智能
雖然數字雙胞胎的概念由來已久，但其在企業數字化轉型中的應用才剛剛開始，即使是引入數字雙胞胎的企業也還處於試點和探索階段。然而，在接下來的壹年中，65%的大型企業表示將投資推出數字孿生項目。未來兩到三年是企業數字化雙生建設的戰略機遇期，有針對性地制定數字化雙生戰略無疑將獲得先發優勢。
目前，實施數字結對的制造企業基本上有兩條戰略實施路線。壹種是從產品數字結對入手，基於產品數字結對實現虛擬樣機和虛擬仿真，縮短產品研發周期，降低產品研發成本。典型代表是中車集團，如CRRC株機；壹個是設備和車間之間的數字配對的開始。基於設備和車間之間的數字結對，可以實現透明的設備生產、操作、維護和服務。典型代表是三壹重工八廠，舒根互聯網參與其中；
從企業戰略發展的角度來看，為了通過數字結對實現未來的競爭優勢，企業的數字結對戰略可以分為四個步驟:
1，第壹階段:實現離散數的孿生連接和可見性。
離散數字孿生是實現設備、人員等單壹資源的數據連接和數據可視化，以實現資源優化的單壹數字孿生。在這壹階段，基於邊緣網絡技術、設備和資源管理系統，通過對選定的設備、過程和系統進行數字連接、數據采集、數字識別和數字監控，實現對數字設備、過程和系統的診斷、描述性分析和預測；目前很多企業實施的RPA(過程機器人)其實就是離散數的孿生應用。未來設備的離散數字雙胞胎將主要由設備供應商提供；流程的離散數字結對主要由應用軟件服務提供商提供；
2.第二階段:實現復合數字雙胞胎的互聯互通和數據驅動。
復合數字孿生是基於內部離散數字孿生和外部數據資源的數字孿生，例如生產線和端到端服務線。數字雙胞胎的復合過程不是簡單的數據交換，包括基於歷史數據的機器學習和模型訓練以及基於實時數據的模型實時運行和監控。因此，復合數字孿生的能力需要通過包括AI和大數據能力在內的物聯網平臺來實現。數字結對通常通過企業個性化來實現。
3.第三階段:實現企業數字雙胞胎的數據驅動和持續智能。
企業數字結對(DTO)的重點是面向企業全流程，通過數據結對監控和驅動業務運營，形成持續自動采集、自動分析、獨立執行、獨立決策的數據驅動閉環。在2020年的戰略技術趨勢預測中，Gartner提出了“持續智能”的新概念，恰好可以說明企業數字化雙胞胎的價值。持續智能是指基於數字化在線平臺的數據流實時采集、實時場景分析和應對方案、決策和運營壹體化。企業數字雙城建設是壹項系統工程，基本建設內容包括數據采集、模型構建、數據監控和支持全價值鏈持續智能的數據與分析平臺建設。這種需求在很多企業都存在，但大多數企業可能會因為不理解企業數字雙胞胎的概念，而把這個項目簡單等同於壹個大數據中心。
4.第四階段:實現生態服務和價值的數字化孿生。
將產業上下遊的數字化雙胞胎組織集合在壹起，成為以鏈主為核心的產業數字化雙胞胎。例如，汽車制造商的上下遊數字雙胞胎可以形成包括消費者、供應商、4S商店和社會服務資源的汽車工業數字雙胞胎。工業數字結對將改變傳統的工業合作關系，衍生出壹種全新的基於數據和智能的誕生模式。個性化定制和網絡化協作最終將體現在參與數字結對的客戶和享受工業數字結對的生態夥伴的價值上。
數字雙胞胎的創新策略:模型驅動，架構引領，探索中進步。
從離散數字結對、復合數字結對，到企業數字結對、生態數字結對，數字結對在企業中的應用深度在不斷加深，實施的復雜程度和難度也會壹步步增加。在實施過程中，勢必面臨不確定的風險，行業內還缺乏有效的數字結對實施方法。
在復雜系統工程領域，基於模型的系統工程方法為產品定義、領域建模和仿真提供了方法論指導。
在虛實融合的數字化方法論層面，德國工業4.0參考架構和中美工業互聯網參考架構也發布了相關架構框架。
然而，在企業數字化孿生領域，在企業運營和流程優化領域，原有的BPM(業務流程管理)方法論已經無法支撐模型驅動、虛實融合的數字化商業模式和運營模式創新的需求，企業需要新的業務和應用模型優化方法論。
作者:金蝶軟件(中國)有限公司
供稿:李愛麗
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