數(shù)字孿生，簡(jiǎn)單地說，就是在虛擬世界中，“復(fù)制”真實(shí)世界中的事物，以達(dá)到虛實(shí)映射的目的。近年來，它在多個(gè)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在物流領(lǐng)行的應(yīng)用也在推進(jìn)中。本文從數(shù)字孿生與物流的角度，談幾點(diǎn)看法，僅供參考。
一、孿生技術(shù)成焦點(diǎn)
當(dāng)前，數(shù)字孿生領(lǐng)域在全球受到廣泛關(guān)注，著名IT研究機(jī)構(gòu)Gartner曾在2017年至2019年連續(xù)三年將數(shù)字孿生列為十大新興技術(shù)之一。
數(shù)字孿生有多種解讀，最好理解的闡述就是：數(shù)字孿生是仿真技術(shù)不斷升級(jí)的產(chǎn)物。數(shù)字孿生的想法并不新，可以回溯到用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來表述產(chǎn)品，或者建立客戶的在線檔案。
它是一種將實(shí)體世界和虛擬數(shù)字世界緊密聯(lián)系的技術(shù)，一個(gè)是存在于現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體，而另一個(gè)則是存在于數(shù)字世界的虛擬模型，是1:1的完美鏡像復(fù)刻。
數(shù)字孿生始于1960后，是由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的仿真技術(shù)，由密歇根大學(xué)的Michael Grieves教授于2002年提出，命名為“信息鏡像模型”，而后演變?yōu)?ldquo;數(shù)字孿生”的術(shù)語。
從2015開始數(shù)字孿生開始進(jìn)入它的黃金時(shí)期。許多專家認(rèn)為，數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)到了全面普及的臨界點(diǎn)。業(yè)內(nèi)研究人員預(yù)計(jì)，未來幾年，數(shù)字孿生市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率將超過38%，到2025年將超過260億美元。在三到五年內(nèi)，數(shù)十億計(jì)的實(shí)物將通過數(shù)字孿生來表達(dá)。
數(shù)字孿生目前已經(jīng)是主要發(fā)達(dá)國(guó)家的戰(zhàn)略科技，我國(guó)從政府主管部門到企業(yè)也十分關(guān)注數(shù)字孿生技術(shù)。在2018年雄安新區(qū)規(guī)劃綱要中就提出，要定位于綠色、智能的數(shù)字孿生城市。
數(shù)字孿生其發(fā)展的趨勢(shì)已從最初的智能制造單領(lǐng)域應(yīng)用向多領(lǐng)域多尺度融合，目前，數(shù)字孿生在航空航天、電力、汽車、石油天然氣、健康醫(yī)療、船舶航運(yùn)、城市管理、智慧農(nóng)業(yè)、建筑建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等11個(gè)領(lǐng)域中都有應(yīng)用。
國(guó)外的西門子、達(dá)索系統(tǒng)、羅克韋爾自動(dòng)化、微軟等企業(yè)；國(guó)內(nèi)的華力創(chuàng)通、觸角科技、優(yōu)也科技、美云智數(shù)、寄云科技等廠商都提供數(shù)字孿生的相關(guān)解決方案。
數(shù)字孿生迅速成為熱潮，源于數(shù)字化設(shè)計(jì)、虛擬仿真和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵使能技術(shù)的蓬勃發(fā)展與交叉融合。數(shù)字孿生是一個(gè)既具有前瞻性，又易于被各界理解的創(chuàng)新理念，數(shù)字孿生這個(gè)術(shù)語本身的“生命周期”會(huì)很長(zhǎng)，而不是短期流行的時(shí)髦詞匯。
當(dāng)前世界正處于數(shù)字變革之中，隨著人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字孿生也進(jìn)入了新的發(fā)展階段。
二、誤區(qū)頗多宜慎重
和其它新興技術(shù)一樣，數(shù)字孿生理念經(jīng)過概念炒作階段之后，會(huì)逐漸走向務(wù)實(shí)推進(jìn)的階段。如果不能正確理解數(shù)字孿生技術(shù)的基本內(nèi)涵就想著應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，很可能會(huì)入岐途，走彎路。
當(dāng)前物流業(yè)界對(duì)于數(shù)字孿生技術(shù)還存在一些模糊甚至錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，厘清對(duì)數(shù)字孿生的基本認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)企業(yè)正確理解和應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)十分重要。
大家都知道，數(shù)字孿生可通過可視化、分析、預(yù)測(cè)或優(yōu)化等功能為行業(yè)提供價(jià)值。然而，數(shù)字孿生與該事物的具體實(shí)例相關(guān)，對(duì)數(shù)字孿生的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐離不開具體對(duì)象、具體應(yīng)用與具體需求，從應(yīng)用和解決實(shí)際需求的角度出發(fā)。
物流成本的敏感性，特別是中國(guó)物流企業(yè)面臨的物流成本的壓力，使成本的選擇，成為每個(gè)企業(yè)落地?cái)?shù)字孿生技術(shù)時(shí)必須考慮的首要因素。數(shù)字孿生需要在技術(shù)平臺(tái)、模型開發(fā)和高接觸維護(hù)方面進(jìn)行大量投資。如果只對(duì)少量關(guān)鍵參數(shù)感興趣，可以通過基于傳感器和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)有效地收集這些見解，而不是采用數(shù)字孿生技術(shù)。
數(shù)字孿生也不是完美無缺的。沒有一個(gè)數(shù)字孿生是其物理對(duì)應(yīng)物的完美代表，匹配復(fù)雜物流狀態(tài)是必須在模型中做出假設(shè)和簡(jiǎn)化，導(dǎo)致數(shù)字模型與物流狀態(tài)不完全匹配。另外，因?yàn)閿?shù)字孿生應(yīng)用依賴于數(shù)百或數(shù)千個(gè)遠(yuǎn)程傳感器提供的數(shù)據(jù)，不可避免地形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)流中的遺漏和不一致，從而影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。
在數(shù)字孿生的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，不可能，也沒有必要盲目追求所有數(shù)字孿生模型的“高保真”。物流企業(yè)需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求和性能價(jià)格比來選擇構(gòu)建不同保真度的數(shù)字孿生模型。
即便是僅僅基本的示意性的低精度的數(shù)字孿生模型，對(duì)于管理者實(shí)時(shí)洞察物流流通中的質(zhì)量和能耗情況，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，避免非計(jì)劃停車，也具有實(shí)用價(jià)值。因此，實(shí)際應(yīng)用過程中不一定要求所建立的“數(shù)字孿生”具備所有理想特征，能滿足用戶的具體需求即可。
數(shù)字孿生新技術(shù)，通常需要深刻的文化轉(zhuǎn)變，才能充分實(shí)現(xiàn)這一變化所帶來的價(jià)值，不是采用了數(shù)字孿生，就可有立桿見影的效果。如何評(píng)價(jià)數(shù)字孿生在物流數(shù)字化、智能化、智慧化變革中的影響力，目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大或縮小其實(shí)用性，都是錯(cuò)識(shí)的。
數(shù)字孿生的關(guān)鍵使能技術(shù)在數(shù)字孿生誕生之前就已經(jīng)存在。而數(shù)字孿生的應(yīng)用，又促進(jìn)了這些關(guān)鍵使能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。數(shù)字孿生是新一代信息技術(shù)的集大成者，有潛力改變幾乎每一個(gè)行業(yè)，但物流行業(yè)的異構(gòu)性和分散性將使其成為數(shù)字孿生蓬勃發(fā)展的一個(gè)極為不利的環(huán)境。目前數(shù)字孿生尚未在物流中獲得廣泛應(yīng)用，至少未實(shí)現(xiàn)物流全流程的數(shù)字孿生。但在特定環(huán)節(jié)，許多關(guān)鍵的支持技術(shù)已經(jīng)到位。
每一個(gè)技術(shù)浪潮都伴隨著自己獨(dú)特的挑戰(zhàn)，數(shù)字孿生也不例外。數(shù)字孿生的廣泛應(yīng)用面臨著重大挑戰(zhàn)，對(duì)物流行業(yè)來說，數(shù)字孿生是一把雙刃劍，將各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)整合到一個(gè)完整的數(shù)字孿生系統(tǒng)中是一項(xiàng)非常復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性，結(jié)合物流行業(yè)的可應(yīng)用場(chǎng)景來應(yīng)用數(shù)字孿生是最好的選擇。
從2018年Gartner發(fā)布的新興技術(shù)成熟度曲線中可以看出，數(shù)字孿生已經(jīng)進(jìn)入了過熱期，其建設(shè)和預(yù)期出現(xiàn)了高峰，超出其當(dāng)前能力，會(huì)形成投資泡沫。這一點(diǎn)也應(yīng)引起重視。
三、物流應(yīng)用要適當(dāng)
今天的數(shù)字孿生對(duì)于物流業(yè)來說似乎仍相差甚遠(yuǎn)，圍繞數(shù)字孿生技術(shù)在物流上的討論更多地還集中在概念探討階段，真正開展的實(shí)際應(yīng)用還處于初期階段。
目前，數(shù)字孿生在物流行業(yè)的應(yīng)用主要集中在這幾個(gè)方面。
從貨源地到目的地的物流取決于多個(gè)要素的協(xié)調(diào)，包括船舶、卡車和飛機(jī)、訂單和信息系統(tǒng)，應(yīng)用數(shù)字孿生來提升物流基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化水平將有助于減少差錯(cuò)，提高設(shè)施的運(yùn)營(yíng)效率。通過匯總歷史數(shù)據(jù)，也有利于發(fā)現(xiàn)在運(yùn)輸過程中哪個(gè)地方最容易發(fā)生事故，從而有針對(duì)性地對(duì)這幾個(gè)地方進(jìn)行改善，精益供應(yīng)鏈。
對(duì)分揀中心園區(qū)內(nèi)資源的最優(yōu)配置，數(shù)字孿生技術(shù)提供了非常重要的資源管理及能效優(yōu)化的決策依據(jù)。隨著生產(chǎn)設(shè)備的小型化和智能化，快遞企業(yè)將很有可能更快地進(jìn)入空間地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)領(lǐng)域，而數(shù)字孿生技術(shù)就是通過在網(wǎng)絡(luò)空間構(gòu)建一個(gè)與物理世界相匹配的孿生園區(qū)，以數(shù)字為基礎(chǔ)，對(duì)園區(qū)治理進(jìn)行運(yùn)營(yíng)、決策。
倉庫數(shù)字孿生可以支持新設(shè)施的設(shè)計(jì)和布局，并模擬產(chǎn)品、人員和物料搬運(yùn)設(shè)備的移動(dòng)，助力公司優(yōu)化空間利用率。在倉庫操作期間，數(shù)字孿生可以不斷更新數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從各種自動(dòng)化技術(shù)中獲得的，以提供實(shí)時(shí)的倉庫狀態(tài)并通過分析向倉庫管理人員提供優(yōu)化的決策。進(jìn)一步優(yōu)化這些自動(dòng)化系統(tǒng)的性能，使用數(shù)字孿生進(jìn)行模擬可以使設(shè)施管理人員能夠測(cè)試和評(píng)估布局更改或引入新設(shè)備和新工藝。
數(shù)字孿生可以應(yīng)用于整個(gè)物流網(wǎng)絡(luò)和生態(tài)系統(tǒng)，比如在倉庫系統(tǒng)中，將設(shè)施的3D模型與庫存和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)結(jié)合起來，該系統(tǒng)將能夠提供機(jī)器狀態(tài)和產(chǎn)品可用性的概述，并能夠?qū)齑婊蚺渌妥龀鲱A(yù)測(cè)和自主決策。同樣的原則也適用于主要的物流樞紐或全球物流網(wǎng)絡(luò)。
外包裝數(shù)字孿生可以幫助縮短判斷時(shí)間，并提供更科學(xué)的方案。借助3D掃描成像工具，能快速建立外包裝的數(shù)字孿生。通過和預(yù)先設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行對(duì)比，迅速識(shí)別是否存在凹痕和裂縫等潛在問題，再結(jié)合歷史足跡信息，就能提供有關(guān)何時(shí)應(yīng)該修理或進(jìn)行報(bào)廢處理的決定。數(shù)字孿生賦能制造也將對(duì)工廠內(nèi)物料流提出新的要求。
因此，數(shù)字孿生既是挑戰(zhàn)，也是管理者的機(jī)遇。DHL的一份最新趨勢(shì)報(bào)告顯示，數(shù)字孿生技術(shù)可以在物流領(lǐng)域創(chuàng)造價(jià)值。幾近陌生的數(shù)字孿生技術(shù)正在不斷地快速演化，即將對(duì)物流行業(yè)起到巨大的推動(dòng)作用，數(shù)字孿生在物流中的應(yīng)用有著大膽的愿景，但任何此類舉措的最終成功都取決于所有相關(guān)利益者的意愿和技術(shù)能力。
