本文結(jié)合業(yè)務(wù)背景，以數(shù)據(jù)中臺(tái)做類比，闡述了數(shù)字主線（Digital Thead），這一的數(shù)字解決方案的使命和角色、架構(gòu)特點(diǎn)、實(shí)施路徑、挑戰(zhàn)和機(jī)遇等相關(guān)內(nèi)容。
根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，企業(yè)的信息化建設(shè)中，研發(fā)領(lǐng)域的IT是最難的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，制造領(lǐng)域的IT，直觀；物流領(lǐng)域的IT，規(guī)范；營(yíng)銷領(lǐng)域的IT，開(kāi)放；財(cái)務(wù)領(lǐng)域的IT，精確；人力領(lǐng)域的IT，感性；研發(fā)領(lǐng)域的IT，復(fù)雜。通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)人所能接收的信息，取決于他（她）的理解能力；從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，研發(fā)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)管理和IT建設(shè)，是一個(gè)最“燒腦”的工作，數(shù)字主線的建設(shè)就是最典型的例子。
1.背景
都說(shuō)產(chǎn)品研發(fā)是一個(gè)創(chuàng)新型工作，可研究表明，研發(fā)領(lǐng)域的人們，大部分的工作時(shí)間并不是花在創(chuàng)新上；在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，一個(gè)工程師平均有15%的時(shí)間花在產(chǎn)品或流程相關(guān)信息的檢索上。在一份LNS公司提供的調(diào)查報(bào)告中，300名受訪者中39%的人認(rèn)為，信息孤島是影響他們工作效率的主要因素之一。
研發(fā)領(lǐng)域的信息孤島，增加了新產(chǎn)品的研發(fā)成本，延長(zhǎng)了新產(chǎn)品的研發(fā)周期，是企業(yè)提升研發(fā)創(chuàng)新能力的主要障礙，這尤其表現(xiàn)在以汽車、高鐵、航空等為代表，以集機(jī)械、電子電器、軟件等一體化為產(chǎn)品特征的行業(yè)領(lǐng)域。在航空和軍工領(lǐng)域，數(shù)字主線的提法由來(lái)已久；之所以最近幾年才變得時(shí)髦，就是機(jī)、電、軟一體化的產(chǎn)品趨勢(shì)已經(jīng)在家電、工業(yè)設(shè)備、工程機(jī)械等領(lǐng)域逐漸展開(kāi)。
圖1：產(chǎn)品研發(fā)管理的挑戰(zhàn)
以汽車行業(yè)為例，汽車整車的研發(fā)工作中，涉及到的軟件和工具多達(dá)上百種。首先，機(jī)械、電子電器和軟件等汽車部件分別有各自的CAD軟件；其次，在工程分析中，結(jié)構(gòu)分析、有限元分析、熱力分析、平順性分析，等等，分別有各自的分析工具；再次，設(shè)計(jì)需求、競(jìng)品分析、會(huì)議紀(jì)要、測(cè)試報(bào)告等產(chǎn)品信息仍然以Word、Excel、Powerpoint等非結(jié)構(gòu)化的形式大量存在。這些來(lái)自不同工具，以各種形式存在的結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化信息，是天然的信息孤島；如何將之整合，是每一個(gè)企業(yè)信息化建設(shè)中面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
產(chǎn)品生命周期（PLM）系統(tǒng)曾經(jīng)為解決這些問(wèn)題而提了出來(lái)；可實(shí)際上，一則，這些軟件主要還應(yīng)用在設(shè)計(jì)和工程領(lǐng)域；二則，以文檔等形式作為管理對(duì)象，如何將文檔類數(shù)據(jù)與交易型數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)；三則，商業(yè)化PLM軟件主要針對(duì)的是產(chǎn)品的機(jī)械部件，電子電氣和軟件系統(tǒng)的管理有各自相應(yīng)的軟件，這些異構(gòu)系統(tǒng)如何整合？諸如此類的問(wèn)題，讓企業(yè)將眼光將PLM轉(zhuǎn)向了數(shù)字主線（Digital Thread）。
2. 使命
因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化和工具的商業(yè)化程度不高，業(yè)內(nèi)對(duì)數(shù)字主線并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。一般認(rèn)為，數(shù)字主線是一種全局性通訊架構(gòu)，將產(chǎn)品或資產(chǎn)全生命周期的各種信息整合在一起，為企業(yè)中不同角色的人，提供與產(chǎn)品有關(guān)的完整的、一致的、準(zhǔn)確的信息。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將合適的信息，在合適的時(shí)間，提供給合適的人（Deliver the right information to the right person at the right time），這與時(shí)下熱炒的“數(shù)據(jù)中臺(tái)”的概念，頗為類似；只不過(guò)，數(shù)字主線是制造企業(yè)中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中臺(tái)。
據(jù)調(diào)查，企業(yè)中數(shù)字主線的應(yīng)用，對(duì)提高研發(fā)團(tuán)隊(duì)工作效率，提高工程、制造、服務(wù)等部門之間的同步工程和協(xié)作，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，縮短新產(chǎn)品上市時(shí)間等方面具有直接的推動(dòng)作用。LNS的研究表明，數(shù)字主線可以提升新產(chǎn)品研發(fā)效率20%以上。
對(duì)于那些即將或正在進(jìn)行服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型的制造企業(yè)，數(shù)字主線將扮演重要的角色。為了延長(zhǎng)服務(wù)型產(chǎn)品的使用壽命，為客戶提供更高效的運(yùn)行支持服務(wù)，企業(yè)需要打通從設(shè)計(jì)到工程，到制造，到交付，再到運(yùn)行的全產(chǎn)品和資產(chǎn)鏈的信息。
圖2：數(shù)字主線的角色與使命
數(shù)字孿生的開(kāi)發(fā)有賴于數(shù)字主線所提供的信息支持。隨著物聯(lián)網(wǎng)等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的虛擬驗(yàn)證，在生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真優(yōu)化，在資產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，在設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)等方面，數(shù)字孿生得到了廣泛的應(yīng)用，而這一切都離不開(kāi)數(shù)字主線的支持?？梢赃@樣說(shuō)，沒(méi)有有效的數(shù)字主線，就不可能有有效的數(shù)字孿生。
3. 架構(gòu)
數(shù)字主線本質(zhì)上是一種信息架構(gòu)和數(shù)據(jù)服務(wù)，它要在基于模型的系統(tǒng)工程（Model-BasedSystem Engineering，MBSE）指導(dǎo)下，圍繞產(chǎn)品的通用信息結(jié)構(gòu)，面向市場(chǎng)、設(shè)計(jì)、工程、制造、服務(wù)、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的需求來(lái)構(gòu)建，要涵蓋產(chǎn)品或資產(chǎn)的整個(gè)生命周期。在表現(xiàn)形式上，可以這樣比喻，市場(chǎng)、設(shè)計(jì)、工程、制造、服務(wù)、運(yùn)營(yíng)等領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品信息就像“信息湖”，而數(shù)字主線就是流經(jīng)和貫穿這些“湖泊”的“信息河”。實(shí)際上，數(shù)字主線的英文，Digital Thread的Thread，就有類似于“河流”的意思。
圖3：數(shù)字主線與產(chǎn)品生命周期
1）基于模型的系統(tǒng)工程
對(duì)于機(jī)、電、軟一體化產(chǎn)品，機(jī)械、電子電器、軟件等部件都有各自特有的模型定義，比如機(jī)械部件可以用三維模型（Model-BasedDefinition，MDB）來(lái)表示，電子電氣可以用V模型來(lái)開(kāi)發(fā)，軟件系統(tǒng)則可以用統(tǒng)一建模語(yǔ)言（Unified Modeling Language，UML）來(lái)定義。要想實(shí)現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)品信息溝通架構(gòu)，就需要一種更抽象、更通用的模型語(yǔ)言和工程方法將機(jī)械模型、電子電器模型和軟件模型統(tǒng)一起來(lái)，業(yè)內(nèi)主流的就是基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）。換言之，如果沒(méi)有MBSE之類的語(yǔ)言和方法，需求、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子電器結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)的定義之間就無(wú)法建立關(guān)聯(lián)，也就實(shí)現(xiàn)不了相互之間的雙向追溯，數(shù)字主線也就不可能有效地得以實(shí)現(xiàn)。
2）通用產(chǎn)品架構(gòu)
江、河、湖、海之所以能貫通，是因?yàn)樗鼈兊娜菁{之物——“水”具有相同的“水分子結(jié)構(gòu)”；同樣，企業(yè)中的產(chǎn)品，無(wú)論它面向什么樣的市場(chǎng)，落實(shí)到哪個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，都應(yīng)該具有高度抽象的、一致的結(jié)構(gòu)，這就是通用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（Generic Product Structure，GPS）。通用產(chǎn)品架構(gòu)的核心作用是實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)（相對(duì)穩(wěn)定）與實(shí)物結(jié)構(gòu)（多變）的分離，從而從根源上降低了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，進(jìn)而避免了復(fù)雜性管理在制造、服務(wù)等下游環(huán)節(jié)的蔓延。對(duì)此，筆者在之前的文章：汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 中有詳細(xì)的介紹，在此不做贅述。需要特別指出的是，有些企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)系統(tǒng)只是考慮了機(jī)械和電子電器件，還需要在此基礎(chǔ)上把軟件結(jié)構(gòu)和運(yùn)行維護(hù)結(jié)構(gòu)整合進(jìn)去。
3）多領(lǐng)域用途視圖
數(shù)字主線的目的是建立全價(jià)值鏈的產(chǎn)品信息溝通架構(gòu)，因而，要兼顧市場(chǎng)、設(shè)計(jì)、工程、制造、采購(gòu)、服務(wù)、運(yùn)行支持等領(lǐng)域和團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品信息需求。每一個(gè)領(lǐng)域有各自的需求特點(diǎn)，比如市場(chǎng)部門關(guān)注的產(chǎn)品需求如何描述，采購(gòu)部門關(guān)注的是外協(xié)件如何做采購(gòu)計(jì)劃，諸如此類；這些不同領(lǐng)域的產(chǎn)品信息結(jié)構(gòu)，又可成為產(chǎn)品用途結(jié)構(gòu)（Product Usage Structure，PUS）。
圖4：數(shù)字主線在各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的表現(xiàn)形式
4. 路徑
作為一種還在不斷完善中的數(shù)字化解決方案，業(yè)內(nèi)尚沒(méi)有非常成熟的，針對(duì)數(shù)字主線的實(shí)施方法論。本文中，借鑒企業(yè)架構(gòu)規(guī)劃的方法，筆者提出一個(gè)大概框架，供企業(yè)的實(shí)踐參考。大體上，這個(gè)框架分為五個(gè)步驟：業(yè)務(wù)流程梳理，信息架構(gòu)定義，項(xiàng)目目標(biāo)設(shè)定、架構(gòu)實(shí)施交付和效果評(píng)估改進(jìn)。
圖5：數(shù)字主線的實(shí)施路徑
數(shù)字主線實(shí)施項(xiàng)目的項(xiàng)目需求來(lái)自于業(yè)務(wù)流程的協(xié)作，即與產(chǎn)品或資產(chǎn)全生命周期有關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)，各個(gè)流程的每個(gè)作業(yè)對(duì)產(chǎn)品信息輸入的要求。業(yè)務(wù)流程梳理的目的是：1）識(shí)別各個(gè)作業(yè)所需的信息輸入；2）明確各個(gè)作業(yè)可能輸出的產(chǎn)品信息。
各作業(yè)的產(chǎn)品信息輸入和輸出清單整理出來(lái)后，就要對(duì)這些信息進(jìn)行整理、歸類，比如產(chǎn)品信息元數(shù)據(jù)的種類、內(nèi)容、格式，等等，并形成以產(chǎn)品生命周期演變?yōu)闀r(shí)間軸的信息流。另外，還要參照產(chǎn)品通用結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)用途視圖的要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。
項(xiàng)目目標(biāo)的設(shè)定，即綜合考慮業(yè)務(wù)價(jià)值、數(shù)據(jù)獲得和加工的難易程度，數(shù)據(jù)加工成本等因素，整理出數(shù)據(jù)主線項(xiàng)目的目標(biāo)優(yōu)先級(jí)。需要提出的是，數(shù)字主線實(shí)施項(xiàng)目應(yīng)遵循迭代的方法論（Scrum）來(lái)做，選擇優(yōu)先級(jí)高的，先行先試。
在開(kāi)發(fā)實(shí)施上，數(shù)字主線項(xiàng)目與數(shù)據(jù)中臺(tái)、商務(wù)智能等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法和技術(shù)差不多。在產(chǎn)品或資產(chǎn)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的獲取方面，可以借助物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；在PLM、ERP、MES等系統(tǒng)交易數(shù)據(jù)的采集方面，可以采用ETL；在數(shù)據(jù)展現(xiàn)上，可以按業(yè)務(wù)場(chǎng)景或用戶角色來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的用戶交互界面。
數(shù)字主線一旦投入使用，要持續(xù)跟蹤其業(yè)務(wù)價(jià)值，并與項(xiàng)目初期設(shè)定的項(xiàng)目目標(biāo)進(jìn)行對(duì)照和評(píng)估，找出其中有待改進(jìn)的地方，作為下一個(gè)沖刺（Sprint）的項(xiàng)目需求。
5. 挑戰(zhàn)
數(shù)字主線的開(kāi)發(fā)和實(shí)施，是對(duì)企業(yè)的巨大管理基礎(chǔ)和技術(shù)挑戰(zhàn)。一則，它涉及到的組織和業(yè)務(wù)面廣；二則，它缺乏成熟的解決方案和典型案例；三則，它缺乏詳細(xì)、有高指導(dǎo)性的實(shí)施方法論。然而，實(shí)踐告訴人們，復(fù)雜度越高，風(fēng)險(xiǎn)越大的事情，一旦做成了，則成效越突出。
企業(yè)要想從制造向創(chuàng)造轉(zhuǎn)型，必須強(qiáng)化產(chǎn)品研發(fā)，而產(chǎn)品研發(fā)的立足點(diǎn)就是全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。當(dāng)前，很多企業(yè)連基本的BOM結(jié)構(gòu)和管理體系都還沒(méi)建立，也沒(méi)有梳理出清晰的產(chǎn)品研發(fā)流程，數(shù)字主線可以作為這些企業(yè)數(shù)字化研發(fā)建設(shè)的愿景，并以之為中長(zhǎng)期目標(biāo)來(lái)開(kāi)展當(dāng)下的信息化和數(shù)字化建設(shè)工作。
小結(jié)
從單細(xì)胞到多細(xì)胞，從植物到動(dòng)物，再到人類，物種的演變由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。讓人驚嘆的是，高度復(fù)雜的物種，反而具有高級(jí)的自治和自主能力，這不能不說(shuō)是“造物主”的杰作。隨著機(jī)、電、軟一體化的產(chǎn)品趨勢(shì)，工業(yè)產(chǎn)品作為企業(yè)的杰作，其研發(fā)和運(yùn)行過(guò)程，是否也可以具有一定的自治和自主性呢？耗散理論告訴我們，要想保持系統(tǒng)的生命力，系統(tǒng)必須具有結(jié)構(gòu)化和開(kāi)放性。企業(yè)中的數(shù)字主線，就像人體的經(jīng)絡(luò)，既是信息和能量的運(yùn)輸通道，也是溝通前后、上下、左右和內(nèi)外的橋梁。就如同人類之有經(jīng)絡(luò)，而能自我調(diào)節(jié)；企業(yè)之有數(shù)字主線，也就具備的自主運(yùn)行的基礎(chǔ)。
