工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)脫“虛”向“實” 數(shù)字孿生迎發(fā)展窗口期

數(shù)字孿生（Digital Twin）正在成為企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型與創(chuàng)造價值的重要驅(qū)動力。通過在物理世界和數(shù)字世界之間建立起實時聯(lián)系，企業(yè)可以利用數(shù)字孿生實現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理。這有助于企業(yè)快速發(fā)現(xiàn)和解決問題，加快新品的上市速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化運營，并開發(fā)新的經(jīng)營模式、提高收益。

日前，由樹根互聯(lián)與Gartner聯(lián)合發(fā)布工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)白皮書《如何利用數(shù)字孿生幫助企業(yè)創(chuàng)造價值》。Gartner預(yù)測，到2021年，半數(shù)的大型工業(yè)企業(yè)將使用數(shù)字孿生，從而使這些企業(yè)的效率提高10%。到2024年，超過25%的全新數(shù)字孿生將作為新loT（物聯(lián)網(wǎng)）原生業(yè)務(wù)應(yīng)用的綁定功能被采用。

8月12日，樹根互聯(lián)市場總監(jiān)駱凌雯接受21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者采訪時表示：“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)內(nèi)，口號多，概念多。數(shù)字孿生的《白皮書》，通過國內(nèi)外的應(yīng)用案例讓工業(yè)企業(yè)客戶對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一些概念有更清晰的認知，為其企業(yè)數(shù)字型轉(zhuǎn)型決策提供參考。”

據(jù)駱凌雯介紹，《白皮書》聚焦近年業(yè)界關(guān)注度很高的數(shù)字孿生，對這一前沿技術(shù)的商業(yè)價值進行解讀，并結(jié)合國內(nèi)領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)樹根互聯(lián)在數(shù)字孿生方面的實踐成果，指出不同企業(yè)應(yīng)用數(shù)字孿生的差異化路徑，為更多中國企業(yè)切實應(yīng)用這一前沿技術(shù)提供了一份詳實的“指南”。

差異化發(fā)展

數(shù)字孿生是物理實體的數(shù)字化鏡像。簡單來說，就是利用數(shù)字技術(shù)，將物體、系統(tǒng)、流程等信息實時映射在數(shù)字化系統(tǒng)中，對產(chǎn)品、制造乃至工廠虛擬仿真，創(chuàng)造一個數(shù)字版的“克隆體”，是推動產(chǎn)品創(chuàng)新、性能提升的底層邏輯和強大支撐。數(shù)字孿生也可以是組織或流程在數(shù)字世界的映射，例如訂單響應(yīng)、庫存跟蹤、避免缺貨、已售商品成本、已售商品能源成本等等。

伴隨新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為制造業(yè)從“顯”到“隱”的抓手，互聯(lián)網(wǎng)從“虛”向“實”的載體。也正是在這一過程中，數(shù)字孿生成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一。

“在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中，數(shù)字孿生體位于PaaS（平臺即服務(wù)）層，以API（應(yīng)用程序接口）的形式出現(xiàn)，其除了將物理實體的運行數(shù)據(jù)進行簡單采集聯(lián)網(wǎng)，還嵌入基于專業(yè)領(lǐng)域知識和生產(chǎn)管理經(jīng)驗的診斷、預(yù)測、決策模型，進而輸出企業(yè)工藝優(yōu)化方案和運行管理決策的解決方案。”駱凌雯如是說道。

“因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是數(shù)字孿生的孵化床，數(shù)字孿生是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的重要場景。”廣東希睿數(shù)字科技有限公司總經(jīng)理李偉指出，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的連通效用使得數(shù)字孿生在設(shè)備資產(chǎn)管理、產(chǎn)品生命周期管理和制造流程管理中開始發(fā)生關(guān)聯(lián)、互相補充。例如，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺向下將邊緣側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施同數(shù)字孿生體關(guān)聯(lián)，向上將數(shù)據(jù)傳遞、存儲在云端，其他用戶也可以根據(jù)自身需要通過平臺的服務(wù)來建立數(shù)字孿生體。

駱凌雯建議，“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)需要圍繞工業(yè)應(yīng)用場景，如智能研發(fā)、智能生產(chǎn)、智能管理、智能服務(wù)和產(chǎn)業(yè)協(xié)同的數(shù)字孿生應(yīng)用，增加設(shè)備連接數(shù)，構(gòu)建以上幾個場景不同流程環(huán)節(jié)的模型機理，才能有更多的高階應(yīng)用與效益。”

值得注意的是，《白皮書》針對不同規(guī)模的企業(yè)提出了差異化建設(shè)數(shù)字孿生的路徑。

大型企業(yè)往往架構(gòu)龐大，有多種IT和OT子系統(tǒng)。這類型企業(yè)可通過獨立部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為企業(yè)整合和計算各級指標(biāo)對應(yīng)的數(shù)字孿生，并以微服務(wù)的形式和各業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成和交換數(shù)據(jù)，從而大幅提升企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的速度、降低成本和風(fēng)險。小型企業(yè)則往往運營效率不高、資金不足，對此，《白皮書》建議可借助公有云的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，以較小成本快速實現(xiàn)企業(yè)能力的提升。

商用落地

數(shù)字孿生是現(xiàn)實世界實物或系統(tǒng)的數(shù)字化表達，可應(yīng)用在智慧城市，智慧交通、工業(yè)智造，甚至是文學(xué)娛樂。

駱凌雯預(yù)測：“隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，到2020年，將有210億個傳感器和末端接入點連接在一起，在不久的將來，數(shù)十億計物體將擁有數(shù)字孿生模型。”

事實上，隨著數(shù)字孿生應(yīng)用的不斷普及，《白皮書》指出，已部署IoT的受訪者中，有13%聲稱已經(jīng)實施了數(shù)字孿生，2020年有62%的人正在實施或者計劃實施數(shù)字孿生。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、邊緣計算等新技術(shù)的普及，數(shù)字孿生的場景不斷豐富。PLM（產(chǎn)品生命周期管理）系統(tǒng)、CAD（計算機輔助設(shè)計）系統(tǒng)、制造流程管理和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）等技術(shù)的發(fā)展，也加速了數(shù)字孿生在制造業(yè)中的落地。

目前，樹根互聯(lián)已在眾多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地案例中應(yīng)用了數(shù)字孿生。以三一集團為例，三一集團于2008年開始布局數(shù)字孿生技術(shù)，以此來實現(xiàn)“產(chǎn)品+服務(wù)”的組合拳戰(zhàn)略，來跟國際巨頭進行競爭。根據(jù)樹根互聯(lián)運行數(shù)據(jù)顯示，通過在智能服務(wù)、智能研發(fā)、智能工廠、金融創(chuàng)新等場景實現(xiàn)的工業(yè)變革最終帶給三一集團的收益非常明顯。

《白皮書》數(shù)據(jù)顯示，基于IoT的數(shù)字孿生智能服務(wù)，對響應(yīng)的提高有33%的正面影響;基于故障建模與設(shè)備運行的IoT數(shù)據(jù)建模，對提高備件預(yù)測準(zhǔn)確率有55%直接效益影響。工程師響應(yīng)時間從原來300分鐘縮短到15分鐘，主要服務(wù)區(qū)域2小時到現(xiàn)場，24小時維修好，渠道備件庫存降低3億元，同時一次性修復(fù)率從75%提升到92%。

駱凌雯指出：“數(shù)字孿生未來的關(guān)鍵詞是開放，數(shù)字孿生架構(gòu)中的開放API可向DT（數(shù)據(jù)處理技術(shù)）生態(tài)系統(tǒng)提供物模型API、DT模型API、訂單分派API、機制模型API和數(shù)學(xué)/數(shù)據(jù)模型API。”

但作為一種開放共享的新興技術(shù)，數(shù)字孿生在與互聯(lián)網(wǎng)加速融合的過程中勢必面臨一系列網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險與挑戰(zhàn)。“開展數(shù)字孿生領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)安全管理體系建設(shè)，提前研判風(fēng)險和制定應(yīng)對措施也將成為促進數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)發(fā)展的必要舉措和發(fā)展方向。”李偉補充道。

此外，駱凌雯提醒數(shù)字孿生走向產(chǎn)業(yè)化阻礙在于連接的設(shè)備數(shù)。“數(shù)字孿生技術(shù)目前應(yīng)用更多在高價值的設(shè)備，例如飛機的研發(fā)。可要是一臺幾千塊的設(shè)備，例如縫紉機，若應(yīng)用到數(shù)字孿生的技術(shù)，就會導(dǎo)致單臺成本陡增，沒有多少客戶愿意買單。連接的設(shè)備數(shù)越多，才有可能把技術(shù)成本給攤分下來，才可能應(yīng)用到更多相對低價的設(shè)備上。”