信息、模型、軟件，一直都在試圖解釋它們的物理背面。
世界是三元的，由物質、信息和能量組成。信息往往是物理資源的增值部分，它對外釋放可以解讀的含義。一個不攜帶任何信息的物理實體，是不可想象的。平時人們一般會更在意物理實體的價值，而信息則往往被忽略。但在關鍵設備的制造上，信息的掌握遠勝于物理產品的擁有。
1980年中國最早引入的30萬、60萬千瓦的電廠設備，歷經三年的談判才從五家中選擇了2家。談判最艱難的，首先是價錢。例如普遍被看好的美國GE，報價比西屋公司要高一倍，只能放棄；第二個難點就是技術圖紙的轉讓。當時瑞士BBC（后來合并成ABB公司）為此離開了談判桌。而最后入選的西屋和另外一家公司，則做出了巨大的讓步。他們最后提供的發(fā)電機組信息資料，高達35噸。（相比一臺重量高達1.5萬噸的60萬千瓦電站鍋爐，這個數(shù)字也真是驚人，當然這個單位本身也是一個諷刺。在進入數(shù)字化時代之前，一臺設備的信息也只能向物理產品借用量度單位）。在這些資料之中，光圖紙加起來就近十萬張。這就是談判的價值，技術的引進，最重要的是將信息做了一次巨大的空間交換。如果沒有清晰的信息，各種制造活動和產品，都是令人費解的存在，而且運行效率也是極其低效。而在當下，信息的儲存方式已經大不相同了，論噸重的樣本和技術資料已經消滅了物理載體，這也使得物理實體的增值信息更加難以獲取。博世力士樂的電子液壓泵閥產品、卡特彼勒的工程機械，新產品的技術資料已經全部采用電子圖紙。以前四處可見的非授權維修廠，憑借一張圖紙就可以進行維修的時代，行將結束。信息再次隱身。僅僅靠著物理形態(tài)的辨認，追趕者想獲取和識別先行者的意圖，將變得越來越困難。
信息一直以各種方式替物理實體做解釋，模型就是一種常見的例子。模型是信息的一種高級表達，它呈現(xiàn)高度組織化的特點，而且一般具有模塊性，可以方便地重復使用。重用性是模型的最大美德，這太符合了人類分類記憶的需要。設計研發(fā)工程師借助于這些模型，腦海里的各種創(chuàng)意，被快速組合，形成可制造的產品。
除了模型之外，軟件也是信息的一種高級組織形式。它萃取了信息中的知識，成為可執(zhí)行的信息組合包。相對于松散的信息而言，它的戰(zhàn)斗力優(yōu)勢就像是一個全副武裝的士兵之于一個赤手空拳的平民。可惜，這個比喻在中國是經不起推敲的。因為一臺設備的估價，和一套軟件的估價，幾乎是天壤之別。如果沒有設備撐腰，軟件由于無形而經常被看作是無價。它經常被捆綁在機器中一并銷售，看上去像是“免費贈送”的。軟件巨大的價值，卻只能以設備的溢價來表達。這是一種選擇性認知，體現(xiàn)了人們對信息價值依然充滿了許多無知。
第一和第二象限的穿梭
一個產品在數(shù)字化設計的過程，可以分解成各種顆粒度的數(shù)字模型。這些模型存在于一個世界，而物理產品和制造過程則存在于另外一個世界。這就是數(shù)字空間和物理空間的區(qū)別，二者可以看成是數(shù)學坐標軸上第一象限和第二象限的區(qū)別。中間存在著一條虛實分界線。
圖1從數(shù)字空間到物理空間
設計完成之后，最終會有一個確定的數(shù)字模型包（比如EBOM），跨越這條隱線，進入制造環(huán)節(jié)。但實際上，當設計師的細節(jié)設計凍結之后，并不會立刻在車間啟動機器進行規(guī)模性生產，這中間還有一個環(huán)節(jié)就是物理樣機。它會被制作出來，用來檢查和驗證數(shù)字空間的模型，是否準確匹配，包括人機工程、動力特性等。這是作為模型走向產品的最后一道防線，物理樣機必須能夠證明自身攜帶了正確的信息。顯然，物理樣機將生產的預見性，往前推移了一步，盡管兩者都在同一個物理空間，都在第二象限。
很顯然，沒有物理樣機的模型，直接進行生產將是沖動而危險的旅途。而在實踐中，物理樣機依然也是昂貴的，尤其是當它無法證明，一臺樣機的信息恰如其分地表達了模型的訴求，那么回頭返工自然是難免的。工期、成本都會急劇上升，這是很多產品開發(fā)失敗或者延期的原因。經常有人會說，設計決定了70%的成本，那是因為設計不僅僅需要完成物理產品的功能表達，而且在一開始就要設計出好的邏輯，讓信息在整個前后流程中保持一致，貫穿產品生命周期之中。而大量失敗的物理樣機，則證明了信息的一貫性并不容易保持。產品不得不重回原點，而大量的資源早已經被消耗，一個工廠就會表現(xiàn)出缺乏競爭力的態(tài)勢。
為了避免物理樣機做無謂的冒險，生產的預見性，再一次被前移。它重新回到數(shù)字空間，數(shù)字樣機在第一象限出現(xiàn)了，它對一個模型的性能、可制造性等，給與了更多的仿真與模擬。1989年，當時的仿真公司MDI（后來被MSC收購）最早提出了“虛擬原型“的概念，而其他計算機輔助設計CAD廠家如歐特克、UG、達索系統(tǒng)等，都從各自角度提出了數(shù)字原型、主動樣機、數(shù)字樣機等概念，其中數(shù)字樣機DMU（DigitalMock-Up）的說法被廣泛使用。它將三維模型之間的更多關系和上下文含義都傾注之中，并且進行了復雜的模擬。數(shù)字樣機的存在，大大減少了物理樣機的失敗性（有些時候干脆直接替代真實的樣機）。由于信息傳遞的一致性，制造的難度被大幅度降低。數(shù)字樣機是一種信息代替物理的彩排，也是工業(yè)軟件的一次大勝，它大大推動了用戶端的普及。從這個角度講，物理樣機是一種信息資源阻塞而形成的昂貴過渡品。一輛汽車在真正走向規(guī)模制造前，需要花費巨大的成本去做吹風實驗。汽車會被安置在一個巨大的風洞，通過強大的氣流來模擬擋風玻璃、車體造型等阻力分布情況。而飛機、航天器的風洞實驗則更是昂貴。造價巨大的風洞，可以說為物理實體而準備的純金試驗臺。風洞一響，黃金萬兩。這都是信息堵塞而形成的昂貴代價。而后來，人們開始采用數(shù)字樣機進行吹風實驗的時候，成本開始大幅度降低。美國最著名的風洞實驗室，蘭利實驗室的風洞開機次數(shù)現(xiàn)在是越來越少。
從這個角度而言，設計是最昂貴的制造?？上н@個環(huán)節(jié)，經常被選擇性認知的障眼法給抹掉了。人們只相信在車間里高速旋轉的機器，和跑來跑去的AGV小車。只有這些忙碌，才被認為是昂貴的成本因此格外受到重視。而設計，往往淪為制造工藝的從屬。信息則更是被甩到一邊。
密歇根大學Mr.Grieves教授在《虛擬完美模型：驅動創(chuàng)新與精益產品》一書中曾經提到：“信息是被浪費的物理資源的替代品”。如果我們往前推一步，就會發(fā)現(xiàn)，許多工廠里的成本浪費，其實都是從信息被忽視開始的。一臺機器開始“生病”的時候，總會出現(xiàn)先兆性的信號。然而這種信號或者過于微弱，或者直接被省略，最后會造成工廠設備的OEE效率很低。從這個意義而言，如果要真正關注機器效率的提升，關注物料消耗的合理性，那么僅僅采用高檔機器或者自動化倉儲系統(tǒng)，是遠遠不足夠的。這些機器、零部件之間的信息是如何傳遞和識別，才是提高效率的關鍵。
當這種信息傳遞被堵塞之后，物理資源的浪費將不可避免地加速。為什么豐田的精益模式經美國學者整理披露之后，一鳴驚人，成為所有工廠管理者的楷模？那是因為，在幾乎所有看上去組織管理良好的工廠里，仍然存在著大量漫不經心的浪費。這些浪費是以機器停歇、重復加工、原料堆壓、質量惡化、延遲交貨等看得見的形式存在。而豐田的精益模式，則找到了背后那些關鍵的不可見的信息流。物品不再輕易被移動（如及時生產所倡導的零庫存模式，就是為了封殺不必要的物體搬動），因為物理移動是有巨大成本代價。而廉價的信息流則需要先跑動起來。正確的時間、正確的工位，正確物料，都是由于信息流先行一步，才得以實現(xiàn)。
這是工廠一側繁忙的景象，而工廠的另一邊，則是用戶的天地。
第三象限的產品孤兒
一件產品最終來到用戶的手中，之前其實是走過了漫長的路。它最早起源于一個設計人員的神經元沖動，那個沖動就是一個主意。設計師將這個神經元沖動，捕捉后通過設計軟件，將其轉換成一個有尺寸有約束的模型。這個模型，通過虛擬數(shù)字樣機DMU，和各種模擬仿真以確定未來的性能表現(xiàn)之后，就進入物理樣機階段，并且走向物理產品的制造。這是一個從數(shù)字空間，進入物理空間的過程。產品從第一象限的數(shù)字空間，進入了第二象限的物理空間。
圖2傳統(tǒng)制造的產品三象限
產品制造完畢之后，就會交付給用戶使用。產品離開了第二象限，進入第三象限的用戶空間，而這正是一個產品的正常歸宿，也是它實現(xiàn)價值的地方。唯有購買使用，一個產品才被確認為一個商品。第三象限最大的價值，就是確立了產品的終極意義。
然而，絕大部分產品，進入第三象限之后，就會跟制造廠家失去聯(lián)系。這種現(xiàn)象，可以被稱之為“產品孤兒”。它在第二象限由制造工廠生產，但它出廠進入第三象限之后，就基本與廠家無關——只有在故障需要質保的時候，二者才重新搭建那未必愉快的連接。產品失聯(lián)最重要的原因是，產品從設計到制造全過程的信息，基本停止了流動。它或許留在制造商的手里，用戶并不知道；或者產品運行的信息，留在用戶這一頭，粗心的用戶未必關注，制造商也無從了解。
產品孤兒，本質上是因為信息流的斷裂而形成的。這種斷裂，是以用戶與制造商之間的若有若無的連接作為分解線。支付完成的一霎那，二者的連接強度立刻急劇下降?？紤]到制造商與用戶之間，還有眾多的分銷商、代理商、安裝隊等，信息被徹底地打碎，七零八落，稀稀疏疏地存放在不同層級的機構之中。
設計、制造和用戶，是發(fā)生在I、II、III三個象限的事情。設計和制造，在用戶的另一邊；制造和用戶所構成的物理世界，在設計模型的另一邊。象限之間的穿越，對于信息而言，并不完美，有些有用信息會流失而有些無關信息則會增加。這些都增加了回溯的難度。但重要的是，物理實體的移動是昂貴的，而信息流的移動是極其廉價的而且可以重復使用。因此讓信息流替代物理的移動，總歸是廉價的方式。
這種最基本的產品流轉路徑和背后的信息流動，主宰了數(shù)千年的商品社會的模式，而半個多世紀以來的設計工具和軟件的大量使用，讓信息的流動變得越來越透明，信息流動不暢而導致物理資源的浪費也變得令人瞠目結舌，信息的價值也開始備受人關注。
數(shù)字孿生的崛起
這樣的認識，正在緩慢地得到強化。有了信息、模型、軟件、數(shù)字樣機的概念作為鋪底，一種更容易理解、更親民的概念開始登場。
數(shù)字孿生的概念，跟前面提到的Grieves教授有密切的關系。不出意料的是，這位教授是數(shù)字化制造四十多年的參與者，對PLM（全生命周期管理）軟件了如指掌。很顯然，這個概念的提出，跟產品全生命周期、產品模型、數(shù)字化制造等都有著密不可分的聯(lián)系，數(shù)字孿生被看成是“把物理系統(tǒng)的數(shù)字化信息，重新構建成一個獨立體”。而美國宇航局NASA在2010年發(fā)布的《模擬仿真技術路線圖》則應該最早地在文獻中明確提出了數(shù)字孿生的概念。
如果認為這是一個明星的動作替身，考慮到這個替身從來就是一個不曾公開的存在，物理存在幾乎零，那么這種理解也是未嘗不可。相比而言，Gartner將其定義為“真實世界實體或系統(tǒng)的數(shù)字表示”，這就要寬泛和籠統(tǒng)的多。它甚至提出的數(shù)字孿生組織DTO，未免讓人更加難以摸得著頭腦。
美國NASA在火箭臺上則展開了非凡的實踐。一臺火箭和它對應的數(shù)字孿生，給予了人們直觀地想象，并且真正形成了工程價值。然而，彼時的數(shù)字孿生，仍然是一個昂貴的奢侈品，或者說是一個高高在上的模型。它只能在非常有限的場合下工作。再到后來，GE航空的發(fā)動機，將數(shù)字孿生進一步請下神殿，形成商業(yè)化應用。在GE90的發(fā)動機引擎中，物理傳感器只有14個，但它構建了數(shù)字孿生的模型。通過大量虛擬傳感器，和各種時序數(shù)據(jù)，形成了龐大的數(shù)據(jù)流并進行針對性的分析。發(fā)動機的遠程維護，變得更加可控，這是一個巨大而成功的商業(yè)模式。順勢而為，再到后來，GE的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念名聲大噪，也就順理成章。
那為什么到了今天，這個概念才開始變得炙手可熱。這背后最大的推手，無疑要屬于物聯(lián)網(wǎng)。萬物互聯(lián)，這種野心也包括萬物的影子。而廉價傳感器的普及、數(shù)字化技術的深度覆蓋，讓連接幾乎無處不在。這也使得數(shù)字孿生，徹底擺脫了一個學術概念，成為舞臺中心的關鍵角色。
數(shù)字孿生的“生命”從什么時候開始激活？這誕生一刻的榮耀，并不屬于它的制造商。它并不是從設計軟件CAD開始，也不是從PDM開始，無論設計師、制造商賦予它多少豐厚的“嫁妝”（模型、數(shù)據(jù)庫、算法等），它的生命都是從交付給用戶的那一霎那開始。這是一個模型，打開窗口走向光明最有意義的時刻。在此之前，所有的動作，都只是調試，都只是一個生命的準備。如果說，跟隨新產品相伴而生的孿生，可以稱之為原裝數(shù)字孿生，那么圍繞著已經運轉的既有設備，也可以直接構建出“流通數(shù)字孿生”，它將指向更加明確的目標。
數(shù)字孿生就像是一張維基百科的網(wǎng)頁，從一開始的空白，到第一篇文章，到更多的文章，這些網(wǎng)頁會越來越厚，相互之間的連接也會越來越復雜。它們記載著數(shù)字孿生的成長，而這背后就是一種嘗試，試圖記錄物理產品隨時隨刻的真實狀態(tài)。再想一個簡單的場景，如果翻閱微信支付上的一筆筆流水，這些數(shù)字所形成的軌跡，其實是以一種數(shù)字孿生的形態(tài)，記錄了你的信用表現(xiàn)。
從這里我們會發(fā)現(xiàn)，數(shù)字孿生跟傳統(tǒng)的模型、軟件，最大的不同在于，它是自生長的動態(tài)模型。如果能夠快速瀏覽一個數(shù)字孿生的全部壽命（這可能是幾分鐘，也可能是幾十年），或許可以看到它進化的痕跡。就像一閃而過的人類進化史：一只猿猴站起來，手里有了火種，學會馴服小麥和綿羊，成為食物鏈頂端的萬物之王，從田邊進入城市。同樣，數(shù)字孿生，由于具備積累記錄、仿真優(yōu)化的能量，開始學會不斷增長。《人類簡史》的作者赫拉利提到：認知革命（智人最早的起源階段）讓歷史從生物學中脫離而獨立的推動力，在此之前，所有人類的行為其實都是生物學的范疇。數(shù)字孿生當然不具備生物體的特征，但如果以這種比喻的方式來看，可記錄能仿真，也使得數(shù)字孿生從模型范疇中進一步分離，二者有交叉，但也有更大的作用。
第四象限的新主人
產品的全生命周期（包括交付后的使用、運維直至報廢），一直是產品制造商非常感興趣的地方。但是這樣的代價和成本往往都很高，只有少數(shù)高價值的產品才具有如此開發(fā)的必要性。對于美國NASA這樣的機構，每一個發(fā)射的航空器都是昂貴無比，全生命周期追蹤更是一個關乎生死的問題。因此這些實踐，只能用于大型工程背景，并無法使得數(shù)字孿生在商業(yè)上廣泛使用。
然而物聯(lián)網(wǎng)的普及，改變了這一布局。一個產品交付用戶之后，由于網(wǎng)絡的無處不再，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憷?，追蹤一個實體以及根據(jù)它的模型進行仿真，都變得觸手可得。在用戶側出現(xiàn)了的數(shù)字空間的全新疆土。原本空蕩的第四象限，有了新主人。數(shù)字孿生，它既呼應了物理產品的存在，同時也跟用戶的使用息息相關。安靜的第四象限，由于數(shù)字孿生的出現(xiàn)而變得熱鬧起來。
圖3第四象限的新主人
在沒有數(shù)字孿生之前，三個象限有兩個信息流通道，設計與制造之間是雙向通道，這是信息空間和物理空間的交互。它可能在一個機構之內，也可能不屬于一個機構。而制造與用戶之間，一般而言是單通道，產品制造的信息傳遞給用戶之后，就關閉了通道。產品處于“孤兒”無聯(lián)系的狀態(tài)。當然也會有例外，例如遠程維護，就是一個制造與用戶的雙向信息交流。即使沒有數(shù)字孿生的概念，羅羅發(fā)動機在1998年的時候，已經成功地將它遠在天邊飛翔的發(fā)動機監(jiān)管起來，并且成功地將其鎖定為一門商業(yè)模式。這一奇襲，曾經導致GE發(fā)動機，丟失了全日航空公司這樣的忠實客戶。而后來，這一種商業(yè)模式，已經成為航空發(fā)動機行業(yè)的標配，并且成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域最經典的奠基性案例。
圖4三條信息新通道
由于數(shù)字孿生在第四象限站穩(wěn)腳跟，它增加了三條數(shù)據(jù)通道。一條是數(shù)字孿生與物理產品之間的交互：這是數(shù)字孿生的支點性定義。如果沒有這一點，數(shù)字孿生與它的前身——各種模型，就毫無差別。數(shù)字孿生之所以從模型堆里面脫穎而出，就是它具備了與物理實體的交互性、相似性，許多場合還具有實時性。一向沉寂無聲的數(shù)據(jù)倉庫中，第一次傳出了規(guī)律性的心跳聲。這是第四象限作為全新疆土，對第三象限宣告了一個兄弟般的存在。
如果說產品孤兒是一個少言寡語的物理實體，那么數(shù)字孿生可就是一個熱情洋溢的饒舌者。如果不加以限制，無時無刻它都在“說”個沒完，海量數(shù)據(jù)是它最拿手的產出。這些海量數(shù)據(jù)是對物理世界的描述、診斷、預警甚至預測。而在特殊的情況下，這些數(shù)據(jù)也會觸發(fā)實際的操作，從而控制物理產品。當然，這一點在工業(yè)領域，往往會被視為危險的動作。
第二條信息通道，就是它將自身的線索，返回到了制造商的手中。這條通道的合法性，還有很多限制和討論。但制造商，終于可以擁有足夠的信號，傾聽產品咚咚的回音。這是一個里程碑性的握手，對于制造商改善產品的性能，意義重大。
中國工業(yè)文明有缺陷之痛，其中一點就是制造商與用戶之間，無法形成友好而持續(xù)的互動。一旦產品交付之后，運行數(shù)據(jù)就被切斷，持續(xù)的設計驗證之路也成為斷頭路。而這本來是提升產品反饋信息的最好機會。一個鍋爐廠、汽輪機廠，數(shù)億元的設備交付給發(fā)電廠之后，基本上就各奔東西了。如果電廠未來有一天回頭來找主機廠，那一般不是別的事情，而是“找茬”的，為出現(xiàn)的各種故障而要求修復。
第三條信息通道，是數(shù)字孿生指向了設計部門。一般而言，制造環(huán)節(jié)，會把數(shù)字孿生反饋的信息，提供給設計部門。然而更直接的方法就是，設計部門可以直接得到物理產品的動態(tài)信息。PTC曾經展示了一個令人心熱的場景，那就是一輛自行車在穿越街道跨過小溪的時候，給設計部門傳遞回來的扭矩、胎壓等信息。一個設計師，終于可以最直接地看到，自己的想法如何在物理世界進行打拼。那應該是一個無比自豪的時刻。
數(shù)字孿生，改變了人們對一個產品工況的期待。一輛汽車、一臺機器，無論如何個性化定制，當它離開工廠之后，就會呈現(xiàn)一種平均數(shù)的特點。你的機器形狀、尺寸，有可能是世界上唯一的一臺，但它的平均能耗、常規(guī)應用場景都是被鎖定在一個區(qū)間范圍。機器設計參數(shù)，都會被提前設定為平均工況。原因很簡單，信息流在產品交付的一霎那，就被切斷了回路。制造商無法知道機器運行的實時情況。而數(shù)字孿生，讓個性化定制，進一步走向了應用的定制化。實際上，個性化定用比個性化定制，更能體現(xiàn)用戶專有價值的實現(xiàn)。
一家航空公司同時定制的5架同一批次同一型號的飛機，其數(shù)字孿生是各不相同的。尾號為N123的空客A321，一旦投入運營，就有其獨一無二的數(shù)字孿生N123，即使它們出廠交付的時候所攜帶的信息完全一樣。它使得一架飛機的運維，開始走向不同的場景。也就是說，由于有了數(shù)字孿生，機器的工況被即時記錄，被壓縮了的平均工況，開始復原成一種瞬時參數(shù)。只有到了這一步，才產生了真正的個性化意義。而這就回歸了數(shù)字孿生的價值：它本來就是為了實時優(yōu)化物理產品的性能而誕生的。
圖5從個性化定制走向個性化定用
而如果能夠將全程的數(shù)據(jù)流打通，那么從第一象限到第四象限，就會形成一個源源不斷的數(shù)據(jù)流?？缭剿膫€象限的數(shù)據(jù)流動，才是驅動產品設計的澎湃動力。數(shù)字孿生在第四象限的崛起，使得整個數(shù)據(jù)流第一次在全生命周期內形成徹底的閉環(huán)。而這種信息交互與通訊的框架，保證信息傳遞的準確與保真，則顯得尤其重要。
說到底這只是模型
數(shù)字孿生是描述世界的一種模型，或者說是一種高級模型。因為它包含了數(shù)據(jù)、分析、專業(yè)知識和軟件能力，有各種接口和應用。但由于它的仿真能力，比模型有更多的針對性和能動性。在這一點上，它跟軟件也有類似的地方。
這意味著數(shù)字孿生并不是真實世界的全部反應。它永遠只是對物理世界的一個局部模仿、一個隨動的模型、一個有缺陷的影子。它唯一努力的方向，就是向真實無限靠攏。這意味著，一個數(shù)字孿生的高保真度（HighFidelity）是一個關鍵命題。盡管這個獨立體希望盡量接近真身的樣子，但這是一個不可完成的使命。琳瑯滿目的數(shù)字孿生，就像蘋果園里眼花繚亂的蘋果，大大小小，都經歷了豐收的季節(jié)。但在摘下之后，大小光潤的不同，要分很多等級。優(yōu)良的蘋果可以賣出好價錢，而沒開眼的蘋果甚至都無法進入交易市場。數(shù)字孿生同樣也是可以分好壞等級的。健康的數(shù)字孿生，會有更好的保真度；而一個糟糕的數(shù)字孿生，會遠遠地偏離它的物理實體。它完全有可能給人們虛假的信息，這就是危險的數(shù)字孿生。可以說，在數(shù)字孿生們的世界里，如果一個一個數(shù)過去，那一定是到處充滿了病怏怏的病夫——它們并不能完成人們對數(shù)字孿生所寄予的那些過于熱情的期待。
決定數(shù)字孿生健康度的要素，就要看數(shù)字孿生是以何種方式被構建出來。可惜，數(shù)字孿生現(xiàn)在被各個行業(yè)使用，全無數(shù)字孿生的標準，而每個公司又各有自己的定義。
總而言之，當下過于熱心的描述，未免讓人對它充滿膜拜、放松警惕而疏忽事實的真相：數(shù)字孿生并沒有全部重構物理產品的全部。恰恰相反，在絕大多數(shù)情況下，它是物理實體大量裁剪后的高濃縮簡版。一臺上千個零部件的機器，會被不同的用戶裁剪成不同的顆粒度，也許只有幾個零部件，進入數(shù)字孿生的世界。數(shù)字孿生，天生就是一個不完整的存在。
當然，它還是熱烈的來了。
上有系統(tǒng) 下有工具
健康的數(shù)字孿生，是如何產生的？專業(yè)知識當然是關鍵。而理解它的體系和工具，也是必不可少的。
尤其是對于復雜產品的數(shù)字孿生的構建，需要深刻地理解數(shù)字孿生的周邊環(huán)境。它的出現(xiàn)，代表了一種全新的時空觀連接，從過去現(xiàn)在到未來，從物理空間到數(shù)字空間。這背后是一個龐大的關系體系，而破解這種復雜關系的方法，就需要一套系統(tǒng)工程的方法論，需要對系統(tǒng)需求有一套完整的描述方式。
實際上NASA在2010年出現(xiàn)的數(shù)字孿生，有著嚴肅而宏大的工程背景。首先NASA打算把數(shù)字孿生完整地用在金星探索（VenusLander）計劃之中，這是NASA野心勃勃的太空探索計劃中的一部分。更重要的是，數(shù)字孿生是出現(xiàn)在一套完整的系統(tǒng)工程的技術架構體系之中，包括計算、建模、仿真和信息處理這四大金剛。數(shù)字孿生是四大金剛層層編織之后呈現(xiàn)的數(shù)字之心?？梢哉f，數(shù)字孿生是推行了多年的基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE），與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時代的一個交集。如果剝離這些前后環(huán)繞的條件要素，視MBSE如無物，數(shù)字孿生難免不被庸俗化，被單獨拎出來，變成了一件有趣好玩的界面游戲。單獨的數(shù)字孿生是乏力的，它只是視覺上膚淺，滿足了一種追求華麗表面的心思。只對數(shù)字孿生呈現(xiàn)了偏愛而舍棄了它背后的系統(tǒng)工程思維，就跟買櫝還珠并無兩樣，這是工業(yè)界的一種選擇性短見。如果進而將數(shù)字孿生放大成一種轟轟烈烈的示范項目，那更是會成為一個悲哀。
圖6 NASA的系統(tǒng)分解結構圖
要建設數(shù)字孿生，底層工具必不可少，工業(yè)軟件最為明顯。如果能夠理解數(shù)字孿生最早是源自PLM的思考和延展，那么就可以理解為什么傳統(tǒng)的PLM軟件廠商（包括CAD、CAE軟件），對數(shù)字孿生會如此熱心。原有的武器擦得雪亮，就可以大展身手。有了傳統(tǒng)工程師一直在使用的工具，結合當前流行的微服務、容器等技術，數(shù)字孿生也可以借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進行搭建。GE為它的GE90的引擎，建立一個數(shù)字孿生，需要25周的時間。而借助于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，這個時間被期待降低到6周。構建之后，數(shù)字孿生可以以各種功能模塊的方式，被嵌入到工業(yè)APP之中，也可以通過瀏覽器的方式，看到它所推送的信息和結果。
構建數(shù)字孿生就像是構建一座宮殿。屋頂是系統(tǒng)工程的架構，地基是各種軟件。建造者將各種行業(yè)知識加載其中。當數(shù)字孿生備受贊美的時候，更需要深度領會系統(tǒng)工程才是引領結構的根本，而工業(yè)軟件則是離不開的工具。
小記：小心概念風暴
數(shù)字孿生在第四象限所要代表的物理實體，無論是一臺海上風機，或是一座宏偉的建筑，還是一個人口繁榮的城市，甚至是一個供應鏈，情況并沒有太大的變化。少數(shù)、局部的物理特征，重新構建了一個令人耳目一新的新世界，這個世界可以伸縮、可以回放、可以重構，它更接近于“一切盡在掌握”的雄心。
數(shù)字孿生從第四象限的崛起，意味著制造商關注的焦點，從“產品經濟”轉向了“體驗經濟”。一個用戶的體驗，是一個很難量化的事情。然而通過數(shù)字孿生，很多抽象的參數(shù)，被實實在在的行為，忠實地記錄了下來。體驗經濟，不再是心領神會的藝術，而是可以被捕捉的科學法則。這使得制造商的盈利點，有了新的藍海航程。數(shù)字孿生實現(xiàn)了“個性化定用”，這也使得“個性化定制”的內在屬性得以充分的發(fā)揮，這是體驗經濟的終極目標。大規(guī)模定用實現(xiàn)千人千面千機變。
可以說，數(shù)字孿生成為數(shù)據(jù)的全新分發(fā)中心。這就是第四象限的崛起的真正含義。它讓一個三象限世界，終于變成一個完美對稱的四象限世界。而產品的全生命周期的數(shù)據(jù)流，終于可以形成一個有價值的閉環(huán)。制造與服務的融合，變得更加順理成章。
然而數(shù)字孿生終究只是一種可以仿真的模型，一種與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相得益彰的模型。它本身并不自動地釋放價值，更不能看成是一種獨立的生產力。單獨拔高數(shù)字孿生的價值，并無太大的意義。它帶來的最大啟發(fā)，就是用更多的信息流動和數(shù)據(jù)分析構建一套“行為暴露真相”的敘事方式。在美國、在日本、在德國，數(shù)字孿生都只是一個普通的學術概念，工程界平靜地拿來引用，不沾半點神奇星火。這更多的是一種思維方式的進化。與其迷戀數(shù)字孿生的魔力（其實沒有），不如借機大力熏陶和推動系統(tǒng)工程思維的落地，否則數(shù)字孿生真的變成了一種推銷工具軟件的最好廣告語。
