從2017年和2019年Gartner將數(shù)字孿生(Digital Twin)作為十大戰(zhàn)略性技術發(fā)布以來，數(shù)字孿生正在從虛擬產(chǎn)品生命周期管理、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術，發(fā)展為企業(yè)數(shù)字化的核心通用技術。作為企業(yè)數(shù)字化通用技術，數(shù)字孿生為企業(yè)的運營創(chuàng)新、產(chǎn)品與服務創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新、管理創(chuàng)新帶來了新的機會，本文結合PLM、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及企業(yè)領域數(shù)字孿生技術的發(fā)展演進探討如何規(guī)劃和實施企業(yè)數(shù)字孿生戰(zhàn)略。
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數(shù)字孿生的技術演進：從虛擬產(chǎn)品技術到數(shù)字化戰(zhàn)略技術
2021年上海車展特斯拉車主維權事件中，特斯拉分別向市場監(jiān)管部門、維權的張女士發(fā)送了整理為Excel表格的48頁6697組后臺服務器數(shù)據(jù)，詳細記錄了車主在事故前30分鐘的車輛狀況和駕駛動作。
特斯拉的用戶不僅可以通過特斯拉的數(shù)字孿生追溯設備的過去和當前使用狀況，還可以發(fā)現(xiàn)，在使用過程中，特斯拉汽車的功能似乎越來越智能，特斯拉汽車似乎會越來越懂你。特斯拉通過數(shù)字孿生給用戶提供了一種“持續(xù)智能”，可以持續(xù)適配用戶、持續(xù)優(yōu)化。特斯拉通過這種服務，每年可以從每輛特斯拉獲得超過1200美元的收入。
要構建類似特斯拉這樣的數(shù)字化產(chǎn)品、服務和商業(yè)模式，首先需要理解數(shù)字孿生技術的由來、發(fā)展及持續(xù)演進。
數(shù)字孿生迄今經(jīng)歷了三個演進階段：
1、虛擬產(chǎn)品管理發(fā)展階段
2003年邁克爾·格里夫斯（Michael Greives）第一次提出將數(shù)字孿生（Digital Twin）作為PLM的一個概念模型，將虛擬產(chǎn)品納入PLM的管理范疇，重新定義了PLM。到2011年NASA將“數(shù)字孿生“（Digital Twin）列入美國航空航天發(fā)展規(guī)劃，這個階段是數(shù)字孿生的概念形成階段。這個階段數(shù)字孿生主要被定位為下一代PLM系統(tǒng)的“虛擬完美模型”（Virtually perfect Model）。
2、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段
2011年以來，GE公司發(fā)布雄心勃勃的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)計劃，隨后，在GE和西門子、PTC等公司的倡導和支持下，數(shù)字孿生作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術得到了前所未有的重視，這個階段，無論是GE、PTC還是西門子，都不僅將數(shù)字孿生用于CAD、CAE、PLM等虛擬產(chǎn)品系統(tǒng)工程，還在設備（APM）、過程控制、網(wǎng)絡等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各個領域以數(shù)字孿生和數(shù)字主線作為核心技術支持，各個廠商分別發(fā)布了設備、網(wǎng)絡、過程、產(chǎn)品、生產(chǎn)、運營等不同應用場景數(shù)以百萬計的數(shù)字孿生體。數(shù)字孿生通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進入到商用階段，不過迄今大約只有1%的企業(yè)資產(chǎn)應用了數(shù)字孿生技術。
3、數(shù)字化戰(zhàn)略技術發(fā)展階段
2017年Gartner將數(shù)字孿生列入10大戰(zhàn)略技術趨勢，數(shù)字孿生從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術進一步發(fā)展為基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市和企業(yè)數(shù)字化的核心戰(zhàn)略技術。數(shù)字孿生作為戰(zhàn)略技術，從復雜系統(tǒng)工程（iMBSE）和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等特定領域發(fā)展為智慧城市和企業(yè)的數(shù)字化基礎設施。Gartner數(shù)字孿生分為離散數(shù)字孿生、組合數(shù)字孿生、組織數(shù)字孿生三個基本類型。產(chǎn)品數(shù)字孿生也好，設備數(shù)字孿生也好，實際都是一種離散的數(shù)字體，這樣的數(shù)字孿生的作用是局部的，Gartner的建議實際是將這種離散的數(shù)字孿生能力“組裝”起來，打造具備特定的業(yè)務模式和運營模式的組織數(shù)字孿生（DTO），讓企業(yè)具備數(shù)字孿生的持續(xù)智能能力。這樣，數(shù)字孿生就成為企業(yè)數(shù)字化的一種核心戰(zhàn)略技術。
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數(shù)字孿生實施路線：從離散可視、數(shù)據(jù)驅動到持續(xù)智能
數(shù)字孿生的概念雖然出現(xiàn)已久，但是在企業(yè)數(shù)字化轉型中的應用還剛剛開始，即使引入數(shù)字孿生的企業(yè)也還處于試點和探索階段。但是在未來一年內(nèi)，65%的大型企業(yè)都表示會投入啟動數(shù)字孿生項目。未來兩到三年，是企業(yè)數(shù)字孿生建設的戰(zhàn)略機遇期，有的放矢的擬定數(shù)字孿生戰(zhàn)略，無疑將獲得先行優(yōu)勢。
目前推行數(shù)字孿生的制造企業(yè)，基本有兩條戰(zhàn)略實施路線。
一條是從產(chǎn)品數(shù)字孿生開始，基于產(chǎn)品數(shù)字孿生，實現(xiàn)虛擬樣機、虛擬仿真，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低產(chǎn)品研發(fā)成本，典型代表是中車集團如中車株機。
一條是設備和車間數(shù)字孿生開始，基于設備和車間數(shù)字孿生，實現(xiàn)透明化的裝備生產(chǎn)、運維和服務，典型代表是樹根互聯(lián)參與的三一重工8號工廠。
從企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展角度，為了實現(xiàn)通過數(shù)字孿生構建未來的競爭優(yōu)勢，企業(yè)的數(shù)字孿生的戰(zhàn)略可以按照四個步驟展開：
第一階段：實現(xiàn)離散數(shù)字孿生的連接與可見
離散數(shù)字孿生,是實現(xiàn)設備、人員等單一的資源數(shù)據(jù)連接和數(shù)據(jù)可視以實現(xiàn)資源優(yōu)化的單一數(shù)字孿生體。這一階段，基于邊緣網(wǎng)絡技術、設備及資源管理系統(tǒng)，通過選定的設備、流程、系統(tǒng)的數(shù)字化連接和數(shù)據(jù)采集、數(shù)字化標識、數(shù)字化監(jiān)測，實現(xiàn)數(shù)字化設備、流程和系統(tǒng)的診斷、描述性分析和預測；目前在不少企業(yè)推行的RPA（流程機器人）其實也是一種離散數(shù)字孿生的應用。設備的離散數(shù)字孿生未來將主要通過設備供應商提供；流程的離散數(shù)字孿生主要通過應用軟件服務商提供。
第二階段：實現(xiàn)復合數(shù)字孿生的互聯(lián)與數(shù)據(jù)驅動
復合數(shù)字孿生是基于內(nèi)部離散數(shù)字孿生和外部數(shù)據(jù)資源復合而成的數(shù)字孿生體，如一條產(chǎn)線，一個端到端的服務線。數(shù)字孿生的復合過程不是簡單的數(shù)據(jù)互通，包括基于歷史數(shù)據(jù)的機器學習和模型訓練、基于實時數(shù)據(jù)的模型實時運行和監(jiān)測。所以復合數(shù)字孿生的能力是需要通過一個包括AI和大數(shù)據(jù)能力在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)的。復合數(shù)字孿生一般通過企業(yè)個性化定制實現(xiàn)。
第三階段：實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)驅動與持續(xù)智能
企業(yè)數(shù)字孿生（DTO）重點是面向企業(yè)全流程，通過數(shù)據(jù)孿生監(jiān)測和驅動的業(yè)務運行，形成一種可以持續(xù)自動采集、自動分析、自主執(zhí)行、自主決策的數(shù)據(jù)驅動閉環(huán)。在2020年的戰(zhàn)略技術趨勢預測中，Gartner提出了一個“持續(xù)智能”的新概念剛好可以解釋企業(yè)數(shù)字孿生的價值。持續(xù)智能指的是基于數(shù)字化在線平臺實時獲取數(shù)據(jù)流，實時進行情景分析并給出響應方案，實現(xiàn)決策與運營的一體化。企業(yè)數(shù)字孿生的的建設是一個系統(tǒng)工程，基本的建設內(nèi)容包括全價值鏈的數(shù)據(jù)獲取、模型構建、數(shù)據(jù)監(jiān)測及支持持續(xù)智能的數(shù)據(jù)與分析平臺建設。這種需求很多企業(yè)都是存在的，不過大多數(shù)企業(yè)因為不了解企業(yè)數(shù)字孿生的概念，可能將這個項目簡單等同于大數(shù)據(jù)中心。
第四階段：實現(xiàn)數(shù)字孿生的生態(tài)服務與價值共生
將產(chǎn)業(yè)上下游的數(shù)字孿生組織集合起來，就成為以鏈主為核心的產(chǎn)業(yè)數(shù)字孿生，如汽車制造商上下游數(shù)字孿生體集合起來就可以構成一個包括消費者、供應商、4S店及社會服務資源在內(nèi)的汽車產(chǎn)業(yè)數(shù)字孿生。產(chǎn)業(yè)數(shù)字孿生將改變傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)協(xié)同關系，衍生出全新的基于數(shù)據(jù)和智能的生他服務和價值共生模式。個性化訂制、網(wǎng)絡化協(xié)同最終將體現(xiàn)在客戶參與數(shù)字孿生、生態(tài)伙伴共享產(chǎn)業(yè)數(shù)字孿生的價值。
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數(shù)字孿生的創(chuàng)新策略：模型驅動、架構引領，探索中前進
從離散數(shù)字孿生，復合數(shù)字孿生到企業(yè)數(shù)字孿生、生態(tài)數(shù)字孿生，數(shù)字孿生在企業(yè)的應用深度不斷加深、實施的復雜性和應用的難度也會逐級加大。在實施的過程中必然面臨不確定的風險，在行業(yè)內(nèi)實際還缺少行之有效的數(shù)字孿生實施方法。
在復雜系統(tǒng)工程領域，有基于模型的系統(tǒng)工程方法（IMBSE）對產(chǎn)品定義、領域建模與仿真給出了方法論指導；在虛實融合的數(shù)字化方法論層面，德國工業(yè)4.0參考架構、中美工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構也已經(jīng)發(fā)表了發(fā)表了相關的架構框架；但是在企業(yè)數(shù)字孿生領域，在面向企業(yè)運營和流程優(yōu)化領域，原有的BPM(業(yè)務流程管理)的方法論已經(jīng)不能支持模型驅動、虛實融合的數(shù)字化業(yè)務模式和運營模式創(chuàng)新需求，企業(yè)需要新的業(yè)務和運用模式優(yōu)化方法論。
這一課題我們將在后續(xù)的文章中分享。
