近年，制造企業(yè)面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜、碎片化的市場(chǎng)需求；并因新冠疫情與全球經(jīng)濟(jì)不確定性所帶來(lái)的影響，他們亟須重新審視自身管理模式、運(yùn)營(yíng)效率，以及敏捷響應(yīng)等一系列核心能力。
根據(jù)IDC的分析，70%的制造企業(yè)已經(jīng)開始把包括業(yè)務(wù)端的數(shù)字化轉(zhuǎn)型項(xiàng)目列為企業(yè)的核心戰(zhàn)略；同時(shí)有77%的CEO將快速響應(yīng)視為企業(yè)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的核心動(dòng)力。
制造企業(yè)向工業(yè)4.0邁進(jìn)，正是為了解決快速響應(yīng)訂單交付變量的燃眉之急。在此過(guò)程中，“數(shù)字化”與“智能化”是技術(shù)思維及管理范式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。
經(jīng)過(guò)近5-6年的發(fā)展，制造企業(yè)對(duì)“智能化”的理解——即通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能算法做多維度、近實(shí)時(shí)分析與決策——已經(jīng)漸趨成熟。但是，“數(shù)字化”到底是什么，迄今為止，仍然是眾說(shuō)紛紜。有人說(shuō)，上了ERP、MES就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化；也有人說(shuō)，采集了產(chǎn)線設(shè)備的數(shù)據(jù)就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化；還有人說(shuō)，建了數(shù)據(jù)湖就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。
制造企業(yè)“數(shù)字化”到底指的是什么？這個(gè)技術(shù)從何而來(lái)、正在去向哪里？
第三代數(shù)字孿生：從一張電子地圖說(shuō)起
在智能制造的語(yǔ)境中，數(shù)字化的作用在于用數(shù)字語(yǔ)言鏡像描述一個(gè)實(shí)時(shí)變化的物理世界，如：生產(chǎn)車間中正在執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃的人、機(jī)、料；供應(yīng)鏈中正在執(zhí)行物流配送計(jì)劃的人、車、貨、場(chǎng)等。而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化功能與作用的使能技術(shù)就是數(shù)字孿生。
數(shù)字孿生并不是一個(gè)全新的概念，到今天，已經(jīng)發(fā)展到第三代。我們每天都在使用的汽車導(dǎo)航電子地圖就是典型的第三代數(shù)字孿生應(yīng)用，它必須——
實(shí)時(shí)反映物理路況；
讓駕駛員看懂；
最后，也是最重要的一項(xiàng)，能被人工智能所理解，從而為駕駛員動(dòng)態(tài)提供最佳（最短時(shí)間、最短距離、最低路橋費(fèi)）路徑建議。
同理，在制造企業(yè)中，第三代數(shù)字孿生也必須提供與導(dǎo)航電子地圖類似的功能，即：
必須實(shí)時(shí)反映圍繞訂單交付的供應(yīng)鏈及生產(chǎn)執(zhí)行狀況；
必須讓生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)總監(jiān)、供應(yīng)鏈總監(jiān)、工廠廠長(zhǎng)、車間主任、產(chǎn)線、質(zhì)量、物料、檢修運(yùn)維人員看得懂；
最后，也是最重要的一項(xiàng)，必須被人工智能所理解，并為以上人員動(dòng)態(tài)提供最佳（最短訂單交期、最大產(chǎn)能利用率、最低生產(chǎn)成本、設(shè)備檢修運(yùn)維、過(guò)程質(zhì)量控制等）決策建議。
在智能制造的語(yǔ)境下，第三代數(shù)字孿生可以在三個(gè)不同層級(jí)發(fā)揮作用：
在車間層，它可以通過(guò)“物數(shù)融合”實(shí)現(xiàn)“自適應(yīng)生產(chǎn)執(zhí)行”（即黑燈工廠）；
在企業(yè)層，能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量、成本、交期和安全環(huán)境保障等維度進(jìn)行過(guò)程控制與動(dòng)態(tài)優(yōu)化；
在產(chǎn)業(yè)鏈層，則有助于實(shí)現(xiàn)上下游的動(dòng)態(tài)協(xié)同。
在此，我們舉一個(gè)食品企業(yè)的例子，幫助大家更好地理解數(shù)字孿生的作用。
面對(duì)全球布局的供應(yīng)鏈和生產(chǎn)工廠，降本增效和可持續(xù)性是擺在眾多國(guó)際生產(chǎn)企業(yè)面前的一道難題。以一家食品企業(yè)為例，生產(chǎn)設(shè)備只要出現(xiàn)微小的參數(shù)偏移，就會(huì)導(dǎo)致零售包裝內(nèi)的產(chǎn)品過(guò)多或過(guò)少，過(guò)多則出現(xiàn)非質(zhì)量成本，過(guò)少則變成質(zhì)量事件。從成本的角度來(lái)看，這種現(xiàn)象會(huì)造成大量的人工消耗與材料損失。
為了解決這一問(wèn)題，埃森哲、埃維諾和微軟三方合作，為該企業(yè)搭建了智能制造數(shù)字孿生平臺(tái)。該平臺(tái)將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)融入數(shù)字孿生中，利用大量真實(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)建立產(chǎn)線模型，再通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算和云計(jì)算的結(jié)合找到生產(chǎn)線的優(yōu)化點(diǎn)，從而大幅提高生產(chǎn)效率、減少人工與材料浪費(fèi)。該企業(yè)目前正在全球范圍內(nèi)推廣此數(shù)字化工廠解決方案。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型再加速：全局規(guī)劃、小步快跑、規(guī)模推廣
根據(jù)埃森哲《技術(shù)展望2021》高管調(diào)研，44%的中國(guó)企業(yè)表示，他們正在進(jìn)行數(shù)字孿生實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，39%的中國(guó)企業(yè)計(jì)劃在今年擴(kuò)展數(shù)字孿生的規(guī)模；88%的中國(guó)高管期望未來(lái)三年內(nèi)，所在企業(yè)會(huì)加大對(duì)智能數(shù)字孿生的投資。
埃森哲、埃維諾和微軟，正在幫助不少領(lǐng)軍企業(yè)構(gòu)建跨越組織全要素的第三代數(shù)字孿生，并致力于通過(guò)組合應(yīng)用該技術(shù)創(chuàng)造與現(xiàn)實(shí)世界的工廠、供應(yīng)鏈、產(chǎn)品全生命周期一致的智能孿生網(wǎng)絡(luò)。我們建議采用“全局規(guī)劃、小步快跑、規(guī)模推廣”的變革管理辦法，將虛擬世界的無(wú)限可能化作生產(chǎn)制造中的實(shí)際價(jià)值。
01.全局規(guī)劃
工業(yè)3.0的核心管理思想是標(biāo)準(zhǔn)化，使能技術(shù)是流程信息化與生產(chǎn)自動(dòng)化；工業(yè)4.0的核心管理理念則是敏捷應(yīng)變，使能技術(shù)是數(shù)字孿生與人工智能。這就對(duì)制造企業(yè)在過(guò)去二三十年形成的管理思想、管理架構(gòu)、組織文化與人才儲(chǔ)備提出了全新要求。所以在開展具體項(xiàng)目之前，公司需做好頂層規(guī)劃，從高層到執(zhí)行一線人員都需要對(duì)智能制造的理念、方法與技術(shù)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。
02.小步快跑
在很大程度上，智能制造就是通過(guò)數(shù)字化與智能化手段實(shí)現(xiàn)精益的過(guò)程，即消除在生產(chǎn)制造過(guò)程中不產(chǎn)生客戶價(jià)值的“浪費(fèi)行為”。同時(shí)，基于最小可執(zhí)行產(chǎn)品（MVP）進(jìn)行試點(diǎn)驗(yàn)證并持續(xù)改善，在短短10-15周的時(shí)間里，以最短時(shí)間、最小成本，驗(yàn)證概念可行性，并對(duì)其進(jìn)行必要的迭代更新。
03.規(guī)模推廣
在驗(yàn)證了概念的可行性之后，企業(yè)需要做的就是快速進(jìn)行規(guī)?；瘧?yīng)用，讓創(chuàng)新的價(jià)值輻射更廣范圍。這里既可以是不同生產(chǎn)線之間的復(fù)制推廣，也可以是不同業(yè)務(wù)單元、不同工廠公司、上下游不同伙伴，乃至國(guó)內(nèi)與海外市場(chǎng)的升級(jí)換代。
某全球大型國(guó)際快消巨頭希望加速在制造和供應(yīng)鏈兩個(gè)環(huán)節(jié)端到端的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從而實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)決策。因此，他們開展了多年的數(shù)字化工廠建設(shè)，但依然面對(duì)系統(tǒng)化、平臺(tái)化和場(chǎng)景化三個(gè)方面的挑戰(zhàn)。
埃森哲、埃維諾、微軟和客戶各部門通力協(xié)作，采取了“全局規(guī)劃、小步快跑、規(guī)模推廣”的落地方式，先從一類日化產(chǎn)品入手，基于微軟Azure構(gòu)建了其生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字孿生模型，并利用機(jī)器算法優(yōu)化生產(chǎn)工藝與流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵資產(chǎn)設(shè)備的雙向控制。由于試點(diǎn)成效顯著，我們?cè)诙潭桃荒臧雰?nèi)幫助客戶把數(shù)字孿生從幾家工廠推廣到全球數(shù)十家工廠，從全局來(lái)看，建立了智能制造平臺(tái)戰(zhàn)略的基礎(chǔ)，以及以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策的組織文化。
第三代數(shù)字孿生是制造企業(yè)數(shù)字化的核心使能技術(shù)、為供應(yīng)鏈與生產(chǎn)制造運(yùn)營(yíng)智能決策提供知識(shí)圖譜、狀態(tài)感知與敏捷執(zhí)行服務(wù)，是制造企業(yè)從“事后分析”向“事中干預(yù)”再到“事先預(yù)防”敏捷制造能力提升的關(guān)鍵必要條件。
