1、工業(yè)4.0與數(shù)字孿生制造業(yè)如虎添翼工業(yè)4.0與數(shù)字孿生制造業(yè)如虎添翼 PAGE 14 PAGE 15目錄前言 HYPERLINK l _bookmark0 |2數(shù)字孿生：定義與價(jià)值 HYPERLINK l _bookmark1 |3創(chuàng)建數(shù)字孿生 HYPERLINK l _bookmark2 |6提升商業(yè)價(jià)值 HYPERLINK l _bookmark3 |9如何著手部署 HYPERLINK l _bookmark4 |11結(jié)語(yǔ) HYPERLINK l _bookmark5 |13尾注 HYPERLINK l _bookmark5 |14前言生產(chǎn)流程數(shù)字化趨勢(shì)日益明顯，已是大勢(shì)所趨。受此趨勢(shì)影響

2、，大量企業(yè)努力尋求有效策略，以期從運(yùn)營(yíng)和戰(zhàn)略層面推動(dòng)實(shí)際價(jià)值的創(chuàng)造。數(shù)字化解決方案的確能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)巨大價(jià)值，達(dá)到互聯(lián)智能技術(shù)出現(xiàn)前無(wú)法企及的水平。數(shù)字孿生是近期的熱門概念：物理實(shí)體或流程的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)字化鏡像， 有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)績(jī)效提升。直至今日，由于數(shù)字技術(shù)能力有限，且計(jì)算、存儲(chǔ)和寬帶成本過(guò)于高昂，數(shù)字孿生及其海量數(shù)據(jù)處理對(duì)于多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)難以掌控的領(lǐng)域。但近年來(lái)，這些不利因素已大大減少。1成本的大 幅降低和能力的顯著提升引發(fā)了巨大變化。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人得以綜合信息技術(shù)和運(yùn)營(yíng)技術(shù)，創(chuàng)建和利用數(shù)字孿生。2數(shù)字孿生為何如此重要？企業(yè)為何應(yīng)當(dāng)考慮采用該技術(shù)？利用數(shù)字孿生，企業(yè)能夠自設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段起，以

3、數(shù)字化的形式完整記錄整個(gè)產(chǎn)品生命周期。企業(yè)因此不僅可以了解產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還能了解產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)和實(shí)際應(yīng)用情況。創(chuàng)建數(shù)字孿生有助于企業(yè)加快新品上市速度，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，改善不足，開(kāi)發(fā)新的經(jīng)營(yíng)模式，進(jìn)而提高收益。數(shù)字孿生能夠讓企業(yè)更加快捷地檢測(cè)和解決實(shí)際問(wèn)題，提高預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，并最終更好地服務(wù)客戶。有了這種智能架構(gòu)設(shè)計(jì)，企業(yè)能夠以更快的速度不斷創(chuàng)造價(jià)值和收益。一家企業(yè)很難在創(chuàng)建數(shù)字孿生過(guò)程中同時(shí)覆蓋以上所有領(lǐng)域。創(chuàng)建數(shù)字孿生的關(guān)鍵在于先從某一領(lǐng)域入手，在該領(lǐng)域創(chuàng)造價(jià)值后再繼續(xù)推廣到其他領(lǐng)域。但在此之前，企業(yè)首先應(yīng)當(dāng)了解數(shù)字孿生的定義和創(chuàng)建方式，以免在創(chuàng)建數(shù)字孿生的過(guò)程 中不知所措。

4、我們將在下文對(duì)數(shù)字孿生進(jìn)行探討， 包括其定義、創(chuàng)建方式、如何驅(qū)動(dòng)價(jià)值創(chuàng)造、典型的實(shí)際應(yīng)用以及企業(yè)如何為數(shù)字孿生規(guī)劃做好 相關(guān)準(zhǔn)備。數(shù)字孿生定義與價(jià)值數(shù)字孿生在業(yè)界和學(xué)術(shù)界有多種不同的定義。但業(yè)界和學(xué)術(shù)界均未對(duì)數(shù)字孿生的流程層面給予足夠重視。部分定義認(rèn)為，數(shù)字孿生是一件成品的綜合模型，可反映產(chǎn)品的所有生產(chǎn)缺陷；同時(shí)該模型還將隨著產(chǎn)品的使用持續(xù)更新，反映產(chǎn)品的消耗磨損情況。3其他一些廣泛采用的定義認(rèn)為，數(shù)字孿生是基于傳感器所建立的某一物理實(shí)體的數(shù)字化模型，可模擬現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物。4從根本上講，數(shù)字孿生是以數(shù)字化的形式對(duì)某一物理實(shí)體過(guò)去和目前的行為或流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)， 有助于提升企業(yè)績(jī)效。數(shù)字孿

5、生以針對(duì)眾多層面持續(xù)、實(shí)時(shí)開(kāi)展的大量物理世界數(shù)據(jù)檢測(cè)為基礎(chǔ)。數(shù)字孿生應(yīng)用于生產(chǎn)流程數(shù)字孿生主要用于復(fù)雜資產(chǎn)或流程建模。復(fù)雜資產(chǎn)或流程會(huì)與周圍的環(huán)境發(fā)生不同形式的交互作用，因此很難在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)開(kāi)展結(jié)果預(yù)測(cè)。8數(shù)字孿生的創(chuàng)建可結(jié)合各種不同的實(shí)際情況， 以實(shí)現(xiàn)不同目的。例如，數(shù)字孿生有時(shí)會(huì)用于模擬噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和大型礦用卡車等復(fù)雜部署資產(chǎn)， 以監(jiān)測(cè)和評(píng)估資產(chǎn)使用過(guò)程中的磨損和壓力承受情況。該類數(shù)字孿生應(yīng)用所產(chǎn)生的重要信息將影響未來(lái)的資產(chǎn)設(shè)計(jì)。風(fēng)電場(chǎng)可通過(guò)數(shù)字孿生了解運(yùn)營(yíng)效率低下的原因。除此之外還存在大量其他與部署資產(chǎn)相關(guān)的數(shù)字孿生應(yīng)用情況。9該等檢測(cè)可通過(guò)數(shù)字化的形式對(duì)某一物理實(shí)體或 流程進(jìn)行

6、動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，從而有效反映系統(tǒng)運(yùn)行情況。企業(yè)可根據(jù)所獲得的信息采取實(shí)際行動(dòng)，例如調(diào)整產(chǎn)品設(shè)計(jì)或生產(chǎn)流程。數(shù)字孿生不同于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）， 也并非另一種以傳感器為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。5數(shù)字孿生的功能遠(yuǎn)高于這兩者。計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì)完全局限于計(jì)算機(jī)模擬的環(huán)境中，在復(fù)雜環(huán)境建模方面取得了一定成效；6物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能 比數(shù)字孿生簡(jiǎn)單，可用于位置檢測(cè)和整個(gè)組件的診斷，但無(wú)法對(duì)不同組件間的相互作用和整個(gè)生命周期過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)。7數(shù)字孿生的真正功能在于能夠在物理世界和數(shù)字世界之間全面建立準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系，這也是該技術(shù)的價(jià)值所在。基于產(chǎn)品或流程現(xiàn)實(shí)情況與虛擬情況之間的交互，數(shù)字孿生能夠創(chuàng)造更加豐富的模型，

7、從而對(duì)不可預(yù)測(cè)的情況進(jìn)行更加真實(shí)和全面的檢測(cè)。隨著計(jì)算能力的提升和成本的降低，如今我們可采用大量的處理架構(gòu)和先進(jìn)的算法分析該等交互式檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)而獲得實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)反饋，并開(kāi)展離線分析。數(shù)字孿生的上述功能將引發(fā)設(shè)計(jì)和流程的根本性變革，這是目前的方法幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。從根本上講，數(shù)字孿生是以數(shù)字化的形式對(duì)某一物理實(shí)體過(guò)去和目前的行為或流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，有助于提升企業(yè)績(jī)效。將數(shù)字孿生應(yīng)用于部署資產(chǎn)能夠提供深刻洞見(jiàn)， 而將數(shù)字孿生應(yīng)用于生產(chǎn)流程則能夠產(chǎn)生功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。圖1呈現(xiàn)了物理世界中某一生產(chǎn)流程的模型，及其在數(shù)字世界中的數(shù)字化鏡像。數(shù)字孿生是對(duì)工廠環(huán)境中實(shí)際情況的準(zhǔn)實(shí)時(shí)虛擬復(fù)制。實(shí)際生產(chǎn)流程中部署

8、了數(shù)以千計(jì)的傳感器， 共同收集各個(gè)不同層面的數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)機(jī)械的行為特征、半成品（厚度、顏色質(zhì)地、硬度、轉(zhuǎn)矩、速度等）以及工廠內(nèi)部的環(huán)境狀況等。該等數(shù)據(jù)不斷傳輸至數(shù)字孿生應(yīng)用程序，并由該程序完成數(shù)據(jù)聚合。數(shù)據(jù)孿生應(yīng)用程序持續(xù)分析所輸入的數(shù)據(jù)流。一段時(shí)間過(guò)后，該等數(shù)據(jù)分析可通過(guò)與一系列正常運(yùn)行情況的對(duì)比，識(shí)別實(shí)際生產(chǎn)流程在哪些層面存在異常情況。企業(yè)可根據(jù)此類對(duì)比分析結(jié)果展開(kāi)調(diào)查，并對(duì)實(shí)際生產(chǎn)流程進(jìn)行一定改革。這就是圖1力圖呈現(xiàn)的物理世界與數(shù)字世界的交互作用。這一過(guò)程體現(xiàn)了數(shù)字孿生所具備的巨大潛力：數(shù)以千計(jì)的傳感器持續(xù)開(kāi)展重要檢測(cè)，并向數(shù)字化平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)而開(kāi)展準(zhǔn)實(shí)時(shí)分析，通過(guò)比較透明

9、的形式優(yōu)化運(yùn)營(yíng)流程。圖1的模型呈現(xiàn)了五大驅(qū)動(dòng)要素物理世界的傳感器和促動(dòng)器、集成、數(shù)據(jù)和分析，以及持續(xù)更新的數(shù)字孿生應(yīng)用程序。以下是對(duì)圖1這些構(gòu)成要素的概括性介紹：傳感器生產(chǎn)流程中配置的傳感器可發(fā)出信號(hào)， 數(shù)字孿生可通過(guò)信號(hào)獲取實(shí)際流程相關(guān)的運(yùn)營(yíng)和 環(huán)境數(shù)據(jù)。將數(shù)字孿生應(yīng)用于部署資產(chǎn)能夠提供深刻洞見(jiàn)，而將數(shù)字孿生應(yīng)用于生產(chǎn)流程則能夠產(chǎn)生功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)傳感器提供的實(shí)際運(yùn)營(yíng)和環(huán)境數(shù)據(jù)將在聚合后與企業(yè)數(shù)據(jù)合并，企業(yè)數(shù)據(jù)包括物料清單10、企業(yè)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)規(guī)范等。其他類型的數(shù)據(jù)還包括工程圖紙、外部數(shù)據(jù)源連接以及客戶投訴記錄等。集成傳感器通過(guò)集成技術(shù)（包括邊緣、通信接口和安全）達(dá)成物理世界與數(shù)字世界

10、之間的數(shù)據(jù)傳輸。分析數(shù)字孿生利用分析技術(shù)開(kāi)展算法模擬和可視化程序，進(jìn)而分析數(shù)據(jù)，提供洞見(jiàn)。數(shù)字孿生圖1的“數(shù)字化”層面是指數(shù)字孿生本身。該應(yīng)用程序綜合以上所有要素，建立物理實(shí)體和流程的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)字化模型。數(shù)字孿生旨在識(shí)別不同層面偏離理想狀態(tài)的異常情 況。無(wú)論是數(shù)字孿生出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤（希望不是）， 還是分析結(jié)果顯示應(yīng)削減成本、提升質(zhì)量、提 高效率，出現(xiàn)偏離情況即意味著需開(kāi)展運(yùn)營(yíng)優(yōu)化。企業(yè)將最終根據(jù)分析結(jié)果采取實(shí)際行動(dòng)。促動(dòng)器若確定應(yīng)當(dāng)采取實(shí)際行動(dòng)，則數(shù)字孿生將在人工干預(yù)的情況下通過(guò)促動(dòng)器展開(kāi)實(shí)際行動(dòng)，推進(jìn)實(shí)際流程的開(kāi)展。11實(shí)際流程（或物理實(shí)體）及其數(shù)字虛擬鏡像明顯比簡(jiǎn)單的模型或結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。當(dāng)然

11、，圖1的模型只是一個(gè)數(shù)字孿生結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)呈現(xiàn)產(chǎn)品生命周期的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。12我們的模型旨在呈現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界之間的映射所具備的集成、全面和交互特征。這一架構(gòu)可幫助企業(yè)了解并著手創(chuàng)建數(shù)字孿生。數(shù)據(jù)促動(dòng)器分析創(chuàng)建集成傳感器數(shù)字世界物理世界聚合傳輸圖1：生產(chǎn)流程數(shù)字孿生模型行動(dòng)分析洞見(jiàn)資料來(lái)源：德勤大學(xué)出版社德勤大學(xué)出版社 | 數(shù)字孿生與物理-數(shù)字-物理循環(huán)圖1的數(shù)字孿生架構(gòu)呈現(xiàn)的是從物理世界到數(shù)字世界，再?gòu)臄?shù)字世界回到物理世界的過(guò)程。這一物理- 數(shù)字-物理過(guò)程或循環(huán)構(gòu)成了德勤工業(yè)4.0的研究基礎(chǔ)。工業(yè)4.0（有時(shí)也被稱作“第四次工業(yè)革命”）， 從廣義上描述了數(shù)字制造環(huán)境，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合

12、，制造企業(yè)在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的同時(shí)， 還能開(kāi)展傳輸和分析活動(dòng)，并利用信息采取更加智能的實(shí)際行動(dòng)。欲了解更多信息，請(qǐng)見(jiàn)德勤工業(yè)4.0領(lǐng)先理念系列。創(chuàng)建數(shù)字孿生數(shù)字孿生的關(guān)鍵在于以相關(guān)資產(chǎn)整個(gè)生命周期中所需的信息類型為重。將信息以可重復(fù)使用的方式進(jìn)行組織形成體系往往十分重要。為此，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型具有常用的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 使不同系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間能夠互聯(lián)并交換企業(yè)信息。標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可允許融合數(shù)字孿生的不同系統(tǒng)之間以事先商定的簡(jiǎn)單形式進(jìn)行溝通。由此可減少須存儲(chǔ)于系統(tǒng)記錄之外的信息量，消除管理大型主數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，并允許企業(yè)更為靈活地將數(shù)字孿生進(jìn)行多種應(yīng)用，持續(xù)更新該數(shù)字孿生，如

13、同其已與企業(yè)相互融合，而非增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。但是，如何創(chuàng)建數(shù)字孿生呢？總體上，數(shù)字孿生的創(chuàng)建包含兩個(gè)主要關(guān)注領(lǐng)域：1.設(shè)計(jì)數(shù)字孿生的流程和產(chǎn)品生命周期的信息要求從資產(chǎn)的設(shè)計(jì)到資產(chǎn)在真實(shí)世界中的現(xiàn)場(chǎng)使用和維護(hù)；2.創(chuàng)建使能技術(shù)，整合真實(shí)資產(chǎn)及其數(shù)字孿生， 使傳感器數(shù)據(jù)與企業(yè)核心系統(tǒng)中的運(yùn)營(yíng)和交易信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)流動(dòng)正如概念體系架構(gòu)中所闡述的。數(shù)字孿生流程設(shè)計(jì)與信息要求創(chuàng)建數(shù)字孿生，首先要進(jìn)行流程設(shè)計(jì)。數(shù)字孿生建模是什么流程和集成點(diǎn)？應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的流程設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)展示業(yè)務(wù)流程、流程管理人員、業(yè)務(wù)應(yīng)用程序、信息以及物理資產(chǎn)之間如何進(jìn)行交互。創(chuàng)建相關(guān)圖表，連接生產(chǎn)流程與應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)需求以及創(chuàng)建數(shù)字孿生所需的傳感

14、器信息類型。流程設(shè)計(jì)將通過(guò)多種特性獲得增強(qiáng)，提升成本、時(shí)間或資產(chǎn)效益。這些均構(gòu)成數(shù)字孿生的基礎(chǔ)假設(shè)，數(shù)字孿生的增強(qiáng)效能應(yīng)于此開(kāi)始。數(shù)字孿生概念體系架構(gòu)數(shù)字孿生概念體系架構(gòu)（圖2）可視為圖1制造流程數(shù)字孿生模型組成部分的擴(kuò)展視圖或內(nèi)部視圖，相同的基本原則也可應(yīng)用于任何數(shù)字孿生設(shè)置。該概念性體系架構(gòu)可分為更易于理解的六大步驟，如下：13創(chuàng)建：創(chuàng)建步驟包括給物理過(guò)程配備大量傳感器，以檢測(cè)獲取物理過(guò)程及其環(huán)境的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)大體上可分為兩類：（1）生產(chǎn)性資產(chǎn)（包括多種在建項(xiàng)目）的物理性能標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)操作數(shù)據(jù)，如拉伸強(qiáng)度、位移、力矩以及色彩均勻度；（2）影響物理資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的環(huán)境或外部數(shù)據(jù)，如周圍

15、環(huán)境溫度、大氣壓力以及濕度。這些檢測(cè)數(shù)據(jù)利用編碼器轉(zhuǎn)換為受保護(hù)的數(shù)字訊息，并傳輸至數(shù)字孿生。傳感器的信號(hào)可利用制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)、C AD 模型以及供應(yīng)鏈系統(tǒng)的流程導(dǎo)向型信息進(jìn)行增強(qiáng)。這可為數(shù)字孿生提供大量持續(xù)更新的數(shù)據(jù)用以分析。傳輸：傳輸步驟有助于實(shí)現(xiàn)流程和數(shù)字平臺(tái)之間進(jìn)行無(wú)縫、實(shí)時(shí)的雙向整合/互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)傳輸是促使數(shù)字孿生成為現(xiàn)實(shí)的重大變革之一，包含三大組成部分：邊緣處理：邊緣接口連接傳感器和流程歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，在近源處處理其發(fā)出的信號(hào)和數(shù)據(jù)， 并將數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)。這有助于將專有協(xié)議轉(zhuǎn)換為更易于理解的數(shù)據(jù)格式，并減少網(wǎng)絡(luò)DIGITAL TWIN圖2：數(shù)字孿生概念體系架構(gòu)ERP系統(tǒng)傳感

16、器（壓力、溫度、流量等）促動(dòng)器（液壓、電動(dòng)、機(jī)械、熱力等）邊緣處理 MES軟件邊緣安全CAD模型創(chuàng)建傳輸聚合分析數(shù)字孿生行動(dòng)洞見(jiàn)傳輸接口現(xiàn)實(shí)流程儀表板可視化通知推送混合模型認(rèn)知引擎人工智能服務(wù)總線遺留數(shù)據(jù)BAM軟件數(shù)據(jù)湖集成中間件數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)與互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)及安全背景信息（社會(huì)、天氣、溫度等）接入設(shè)備資料來(lái)源：德勤大學(xué)出版社德勤大學(xué)出版社 | 傳輸量。過(guò)去這方面領(lǐng)域的許多瓶頸限制了數(shù)字孿生的可行性，然而近期技術(shù)方面的重大突破消除了這些障礙。傳輸接口：傳輸接口將傳感器功能獲取的信息轉(zhuǎn)移至整合職能。鑒于產(chǎn)生洞見(jiàn)的傳感器依數(shù)字孿生的設(shè)置可放置于幾乎任何地點(diǎn)，該領(lǐng)域需要多種方案以供選擇：放置在工廠里、家中、

17、采礦場(chǎng)或停車場(chǎng)以及其他各類地點(diǎn)。14邊緣安全：新型傳感器和傳輸設(shè)備帶來(lái)了新的安全問(wèn)題，并且仍在不斷增長(zhǎng)。最常用的安全措施包括采用防火墻、應(yīng)用程序密鑰、加密以及設(shè)備證書等。隨著互聯(lián)資產(chǎn)愈加增多，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生安全應(yīng)用的新解決方案需求便愈顯迫切。聚合：聚合步驟可支持將獲得的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)中，并進(jìn)行處理以備用于分析。數(shù)據(jù)聚合及處理均可在現(xiàn)場(chǎng)或云端完成。驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)聚合及處理的技術(shù)領(lǐng)域在過(guò)去數(shù)年獲得了極大的發(fā)展，使設(shè)計(jì)人員得以創(chuàng)造大規(guī)模的延伸架構(gòu)， 具有更高的敏捷度，而成本僅及過(guò)去的一小部 分。15分析：在分析步驟，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并作可視化處理。數(shù)據(jù)科學(xué)家和分析人員可利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)和技術(shù)，開(kāi)發(fā)迭

18、代模型，發(fā)掘洞見(jiàn)， 提出建議，并引導(dǎo)決策過(guò)程。16洞見(jiàn)：洞見(jiàn)步驟中，分析工具發(fā)掘的洞見(jiàn)將通過(guò)儀表板中的可視化圖表列示，以一個(gè)或以上的維度突出顯示數(shù)字孿生模型和物理世界類比物性能中不可接受的差異，標(biāo)明可能需要調(diào)查或更換的區(qū)域。行動(dòng)：行動(dòng)步驟是指之前幾個(gè)步驟形成的可執(zhí)行洞見(jiàn)反饋至物理資產(chǎn)和數(shù)字流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的作用。洞見(jiàn)經(jīng)過(guò)解碼后，進(jìn)入資產(chǎn)流程上負(fù)責(zé)移動(dòng)或控制機(jī)制的促動(dòng)器，或在管控供應(yīng)鏈和訂單行為的后端系統(tǒng)中更新這些均可進(jìn)行人工干預(yù)。17這個(gè)互動(dòng)完成了物理世界與數(shù)字孿生之間的閉環(huán)連接的最后一環(huán)。數(shù)字孿生應(yīng)用程序通常以企業(yè)的主系統(tǒng)語(yǔ)言編寫， 通過(guò)以上步驟復(fù)制物理資產(chǎn)和流程。此外，在整個(gè)過(guò)程中，可應(yīng)

19、用標(biāo)準(zhǔn)和安全措施進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和可互操作的連接。大數(shù)據(jù)引擎的計(jì)算能力、分析技術(shù)的廣泛適用性、聚合領(lǐng)域大量且靈活的儲(chǔ)存可能性以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 的整合，使數(shù)字孿生能夠創(chuàng)建比以往更為豐富、互動(dòng)程度更高的環(huán)境。而這些發(fā)展將可能推動(dòng)更加復(fù)雜和真實(shí)的模型開(kāi)發(fā)，并具有降低軟硬件成本的潛力。需要注意的是，上述概念體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)具備分析、處理、傳感器數(shù)量和信息等方面的靈活性和可擴(kuò)展性。這樣，該架構(gòu)便能在持續(xù)甚至指數(shù)級(jí)變化的市場(chǎng)環(huán)境中快速發(fā)展。數(shù)字孿生與數(shù)字主線任何有關(guān)數(shù)字孿生的討論，亦應(yīng)論及與其緊密相關(guān)的概念“數(shù)字主線”才具有意義。在最高階段， 數(shù)字主線是一個(gè)連續(xù)、無(wú)縫的數(shù)據(jù)鏈，連接著產(chǎn)品生命周期中從設(shè)計(jì)到建造到實(shí)

20、際使用的各個(gè)階段。它實(shí)質(zhì)上提供了產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)耐ǖ馈＿@些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、訪問(wèn)、復(fù)制和分析，是創(chuàng)造復(fù)制生產(chǎn)的能力的關(guān)鍵，并促進(jìn)高效的供應(yīng)鏈傳輸。在探討數(shù)字孿生時(shí)，人們可能會(huì)將其視為一個(gè)“活”的現(xiàn)象一個(gè)非靜止產(chǎn)品或流程的復(fù)刻，目的是優(yōu)化業(yè)務(wù)績(jī)效。數(shù)字主線為數(shù)字孿生提供進(jìn)行分析所需的信息類型，在很大程度上使數(shù)字孿生達(dá)成了這一目的。從這個(gè)意義而言，數(shù)字孿生通過(guò)數(shù)字主線提供的信息獲得了部分“生命”，而反過(guò)來(lái)，數(shù)字孿生的洞見(jiàn)可促成產(chǎn)品設(shè)計(jì)或生產(chǎn)流程的變化，從而更改數(shù)字主線以利于未來(lái)所述物體的迭代。18欲了解有關(guān)數(shù)字主線的更多信息，請(qǐng)見(jiàn)3D技術(shù)機(jī)遇與數(shù)字主線：增材制造連接一切。欲進(jìn)一步了解數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)

21、見(jiàn)數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的崛起：工業(yè)4.0促進(jìn)供應(yīng)鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。提升商業(yè)價(jià)值對(duì)每家開(kāi)啟數(shù)字化進(jìn)程的企業(yè)而言，充分證明投資數(shù)字孿生可產(chǎn)生收益并創(chuàng)造價(jià)值，變得日益迫在眉睫。這一全新方法如何推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)變運(yùn)營(yíng)與業(yè)務(wù)模式，并創(chuàng)造可量化的商業(yè)價(jià)值？過(guò)去，創(chuàng)建數(shù)字孿生的成本高昂， 且收效甚微。隨著存儲(chǔ)與計(jì)算成本日益走低，數(shù)字孿生的應(yīng)用案例與潛在收益大幅上漲，并轉(zhuǎn)而提升商業(yè)價(jià)值。19在探析數(shù)字孿生的商業(yè)價(jià)值時(shí)，企業(yè)須重點(diǎn)考慮戰(zhàn)略績(jī)效與市場(chǎng)動(dòng)態(tài)相關(guān)問(wèn)題，包括持續(xù)提升產(chǎn)品績(jī)效、加快設(shè)計(jì)周期、發(fā)掘新的潛在收入來(lái)源， 以及優(yōu)化保修成本管理。可根據(jù)這些戰(zhàn)略問(wèn)題，隨著存儲(chǔ)與計(jì)算成本日益走低，數(shù)字孿生的應(yīng)用案例與潛在收益大幅上漲

22、，并轉(zhuǎn)而提升商業(yè)價(jià)值。表1：數(shù)字孿生的商業(yè)價(jià)值商業(yè)價(jià)值類型潛在的商業(yè)價(jià)值質(zhì)量 提升整體質(zhì)量預(yù)測(cè)并快速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷趨勢(shì)控制質(zhì)量漏洞，能夠判斷何時(shí)會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題保修成本與服務(wù) 了解當(dāng)前設(shè)備配置，優(yōu)化服務(wù)效率積極準(zhǔn)確地判斷保修與索賠問(wèn)題，以降低總體保修成本，并改善客戶體驗(yàn)運(yùn)營(yíng)成本 改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)，有效實(shí)施工程變更提升生產(chǎn)設(shè)備性能減少操作與流程變化記錄保存與編序 創(chuàng)建數(shù)字檔案，記錄零部件與原材料編號(hào)，從而更有效地管理召回產(chǎn)品與質(zhì)保申請(qǐng)，并進(jìn)行強(qiáng)制追蹤新產(chǎn)品引進(jìn)成本與交付周期 縮短新產(chǎn)品上市時(shí)間降低新產(chǎn)品總體生產(chǎn)成本有效識(shí)別交付周期較長(zhǎng)的部件及其對(duì)供應(yīng)鏈的影響收入增長(zhǎng)機(jī)會(huì) 識(shí)別有待升級(jí)的產(chǎn)品提升效率，降低

23、成本，優(yōu)化產(chǎn)品資料來(lái)源：德勤分析開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序，借助數(shù)據(jù)孿生創(chuàng)造廣泛的商業(yè)價(jià)值。表1列示了各種類型的商業(yè)價(jià)值。除了上述商業(yè)價(jià)值領(lǐng)域以外，數(shù)字孿生還可協(xié)助制造企業(yè)構(gòu)建關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)。綜合而言，數(shù)字孿生可用于諸多應(yīng)用程序，以提升商業(yè)價(jià)值，并從根本上推動(dòng)企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。所產(chǎn)生的價(jià)值可運(yùn)用切實(shí)結(jié)果予以檢測(cè)，而這些結(jié)果則可追溯至企業(yè)關(guān)鍵指標(biāo)。應(yīng)用案例：創(chuàng)建全生命周期數(shù)字孿生目前為止，數(shù)字孿生的討論重點(diǎn)大多圍繞產(chǎn)品生命周期中的生產(chǎn)流程。生產(chǎn)流程僅僅是數(shù)字孿生的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。事實(shí)上，數(shù)字孿生還有另一簡(jiǎn)單易行的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，即基于產(chǎn)品應(yīng)用于產(chǎn)品全生命周期，涵蓋概念開(kāi)發(fā)到實(shí)際使用。例如，一家工業(yè)制造企業(yè)正面

24、臨諸多質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致維修與保修成本高企。這些問(wèn)題損害了客戶信任與品牌形象，因此該制造企業(yè)試圖找出問(wèn)題的根源所在。與此同時(shí)， 在解決問(wèn)題的過(guò)程中，該制造企業(yè)的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)受到額外影響，并進(jìn)一步增加了成本。為了有效應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題，工程與供應(yīng)機(jī)構(gòu)積極部署數(shù)字孿生，試圖解決質(zhì)量問(wèn)題，并持續(xù)提升保修維修相關(guān)售后服務(wù)。首先，他們決定將“設(shè)計(jì)類”物料清單與“制造類”物料清單中的所有類似信息進(jìn)行整合。兩者的區(qū)別之處在于，設(shè)計(jì)類物料清單包括開(kāi)發(fā)及測(cè)試因素，而制造類物料清單則包含產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備綜合因素，如采購(gòu)部件詳情與裝配詳情。工程師可基于這些結(jié)果進(jìn)行分析，并就影響質(zhì)量的生產(chǎn)變量提出洞見(jiàn)。因此，團(tuán)隊(duì)能夠提供創(chuàng)新見(jiàn)解，以改

25、善裝配流程，將返工率降低15%至20%。雖然上述努力只是數(shù)字孿生的冰山一角，但其生成的信息正促使售后部門加大部署該應(yīng)用案例，借助數(shù)字孿生流程，更加高效地在實(shí)際生產(chǎn)中使用產(chǎn)品信息，即“維修類”物料清單，從而進(jìn)一步深入了解流程變量如何改變并提升性能。結(jié)合設(shè)計(jì)類、制造類以及維修類物料清單的所有信息，可打造一個(gè)有始有終的完整數(shù)字化進(jìn)程，從而催生全新商業(yè)機(jī)會(huì)，包括資產(chǎn)可用性管理、備件庫(kù)存優(yōu)化、預(yù)見(jiàn)性維護(hù)以及服務(wù)。如何著手部署數(shù)字孿生現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用，那么企業(yè)應(yīng)如何著手部署呢？打造數(shù)字孿生流程時(shí)， 一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)在于確定數(shù)字孿生模型的最優(yōu)方案。過(guò)于簡(jiǎn)單的模型無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的預(yù)期價(jià)值，如果過(guò)于追求速度與廣泛

26、的覆蓋面， 則必將迷失在海量傳感器、傳感信號(hào)以及構(gòu)建模型必需的各種技術(shù)之中。因此，過(guò)于簡(jiǎn)單或過(guò)于復(fù)雜的模型都將讓企業(yè)裹足不前。圖3提供了一個(gè)復(fù)雜程度適中的模型示例。設(shè)想可能性。第一步，設(shè)想并選出數(shù)字孿生可產(chǎn)生收益的系列方案。雖然不同企業(yè)或不同環(huán)境下， 適用方案會(huì)有所不同，但通常都具備以下兩大重要特點(diǎn)：所設(shè)想的產(chǎn)品或生產(chǎn)流程對(duì)企業(yè)彌足珍貴，因此須投資創(chuàng)建數(shù)字孿生。存在一些尚不明朗的未知流程或產(chǎn)品問(wèn)題，有望為客戶或企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。方案選定后，對(duì)每個(gè)方案進(jìn)行評(píng)估，以確定可運(yùn)用數(shù)字孿生快速獲得收效的流程。建議集中召開(kāi)構(gòu)思會(huì)議，由運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)及技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)層成員共同推進(jìn)評(píng)估過(guò)程。確定流程。接下來(lái)，確定潛在價(jià)值最

27、高且成功概率最大的數(shù)字孿生試用模型。綜合考慮運(yùn)營(yíng)、商業(yè)、組織變革管理因素，以打造最佳試運(yùn)行方案。與此同時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注有望擴(kuò)大設(shè)備、選址或技術(shù)規(guī)模的領(lǐng)域。企業(yè)還可能面臨的挑戰(zhàn)是，執(zhí)著于圖3：數(shù)字孿生初步部署概覽監(jiān)控進(jìn)度與投資收益 設(shè)想監(jiān)控 設(shè)想并評(píng)估數(shù)字孿生適用流程擴(kuò)大規(guī)模擴(kuò)大至其他領(lǐng)域/流程確定確定最適宜的流程領(lǐng)域工業(yè)化試運(yùn)行 試運(yùn)行數(shù)字孿生模型穩(wěn)步推進(jìn)試行項(xiàng)目并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 資料來(lái)源：德勤大學(xué)出版社德勤大學(xué)出版社 | 為某個(gè)復(fù)雜設(shè)備或生產(chǎn)流程深度創(chuàng)建數(shù)字孿生， 而實(shí)際上，廣泛部署企業(yè)層面的數(shù)字孿生方可為企業(yè)帶來(lái)最大價(jià)值與支持，即應(yīng)當(dāng)力求廣度，而非深度。試運(yùn)行項(xiàng)目。通過(guò)敏捷迭代周期，迅速投入試運(yùn)行

28、，以加速學(xué)習(xí)進(jìn)程，有效管理風(fēng)險(xiǎn)，并實(shí)現(xiàn)投資收益最大化。試運(yùn)行項(xiàng)目可以為業(yè)務(wù)部門或產(chǎn)品的一個(gè)子集，但需能證明其對(duì)企業(yè)的價(jià)值。推進(jìn)試行項(xiàng)目的過(guò)程中，實(shí)施團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)隨時(shí)隨刻強(qiáng)調(diào)適應(yīng)性與開(kāi)放式思維，打造一個(gè)未可知的開(kāi)放式生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可順時(shí)應(yīng)勢(shì)，整合新數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化），并接納新的技術(shù)與合作伙伴。雖然無(wú)須知道數(shù)據(jù)的各種來(lái)源（如新的傳感器以及外部數(shù)據(jù)源），但需制定相應(yīng)解決方案，協(xié)助擴(kuò)展端到端解決方案（涵蓋初期開(kāi)發(fā)至售后服務(wù)）。一旦在初期實(shí)現(xiàn)了價(jià)值，即應(yīng)考慮借助良好的發(fā)展勢(shì)頭，實(shí)現(xiàn)更大的收益。與此同時(shí)，應(yīng)向企業(yè)高層匯報(bào)所實(shí)現(xiàn)的價(jià)值。實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)化。試運(yùn)行有所斬獲后，可立即運(yùn)用現(xiàn)有工具、技術(shù)與腳本，將數(shù)

29、字孿生開(kāi)發(fā)與部署流程工業(yè)化。協(xié)調(diào)試運(yùn)行團(tuán)隊(duì)預(yù)期，并管理其他試圖采用相同模型的項(xiàng)目。就數(shù)字孿生流程提出洞見(jiàn)，并匯報(bào)至企業(yè)高層。這一過(guò)程包括對(duì)企業(yè)各種零散的實(shí)施過(guò)程進(jìn)行整合，實(shí)施數(shù)據(jù)湖，提升績(jī)效與生產(chǎn)率，改善治理與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，以及推進(jìn)組織結(jié)構(gòu)變革，從而為數(shù)字孿生提供支持。擴(kuò)大數(shù)字孿生規(guī)模。成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后，應(yīng)重點(diǎn)把握機(jī)會(huì)擴(kuò)大數(shù)字孿生規(guī)模。目標(biāo)應(yīng)當(dāng)鎖定相近流程以及與試運(yùn)行項(xiàng)目相關(guān)的流程。借鑒試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并采用試運(yùn)行期間使用的工具、技術(shù)以及腳本，快速擴(kuò)大規(guī)模。在此期間，繼續(xù)向企業(yè)高層以及利益相關(guān)者匯報(bào)運(yùn)用數(shù)字孿生所實(shí)現(xiàn)的價(jià)值。監(jiān)控與檢測(cè)。對(duì)解決方案進(jìn)行監(jiān)控，以客觀檢測(cè)數(shù)字孿生所創(chuàng)造的價(jià)值。確定循環(huán)周期內(nèi)

30、是否可產(chǎn)生切實(shí)收益，提升生產(chǎn)率、質(zhì)量、利用率，降低偶發(fā)事件以及成本。反復(fù)調(diào)試數(shù)字孿生流程， 觀察結(jié)果，以確定最佳配置方案。更為重要的是，與傳統(tǒng)項(xiàng)目不同，數(shù)字孿生并不會(huì)在有所收效后戛然而止。要長(zhǎng)期在市場(chǎng)占據(jù)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，企業(yè)應(yīng)不斷在新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域再次進(jìn)行嘗試。總而言之，能否在數(shù)字孿生創(chuàng)建之初收獲成功， 取決于是否有能力制定并推進(jìn)數(shù)字孿生計(jì)劃，同時(shí)確保其持續(xù)協(xié)助企業(yè)提升價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)須將數(shù)字化技術(shù)與數(shù)字孿生滲透至整個(gè)組織結(jié)構(gòu)，涵蓋研發(fā)與銷售，并運(yùn)用數(shù)字孿生改變企業(yè)的業(yè)務(wù)模式及決策過(guò)程，從而源源不斷地為企業(yè)開(kāi)創(chuàng)新的收入來(lái)源。結(jié)語(yǔ)數(shù)字孿生能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)實(shí)際價(jià)值，創(chuàng)造新的收入來(lái)源，并幫助企業(yè)解決

31、重要戰(zhàn)略問(wèn)題。隨著新技術(shù)能力的發(fā)展、靈活性的提升，以及成本的降低，企業(yè)能夠以更少的資金投入在更短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建數(shù)字孿生并產(chǎn)生價(jià)值。數(shù)字孿生在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)有多種應(yīng)用形式，能夠?qū)崟r(shí)解決過(guò)去無(wú)法解決的問(wèn)題，創(chuàng)造幾年前幾乎不可想象的價(jià)值。真正的問(wèn)題或許并不在于是否應(yīng)該著手部署數(shù)字孿生，而在于從何開(kāi)始部署，以在最短時(shí)間內(nèi)獲得最大價(jià)值，以及如何在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。首先應(yīng)該怎么做？如何著手部署？要搞清楚這一點(diǎn)非常困難，但千里之行始于足下，關(guān)鍵是要邁出第一步。德勤綜合研究中心（Center for Integrated Research）針對(duì)不同行業(yè)和部門存在的重要商業(yè)問(wèn)題提出新的觀點(diǎn)，涉及新興技術(shù)高速發(fā)展

32、和人類行為共性等領(lǐng)域。我們提出深刻、嚴(yán)謹(jǐn)、合理的洞見(jiàn)，從全新視角分析變革問(wèn)題，并通過(guò)科研文章、短片、現(xiàn)場(chǎng)研討會(huì)和在線課程等多種形式傳播新的理念。尾注“The cheap, convenient cloud,” Economist, April 18, 2015, HYPERLINK /news/business/21648685- /news/business/21648685- cloud-computing-prices-keep-falling-whole-it-business-will-change-cheap-convenient.Adam Mussomeli, Doug Gish

33、, and Stephen Laaper, The rise of the digital supply network, Deloitte University Press, December 1, 2016, /dup-us-en/focus/industry-4-0/digital-transformation-in-supply- chain.html.Jack Reid and Donna Rhodes, Digital system models: An investigation of the non-technical challenges and research needs

34、, Conference on Systems Engineering Research, Systems Engineering Advancement Research Initiative, Massachusetts Institute of Technology, 2016.Michael Grieves, Digital twin: Manufacturing excellence through virtual factory replication, 2014, p. 1, HYPERLINK /plm/documents/doc_mgr/912/1411.0_Digital_

35、Twin_White_Paper_Dr_Grieves.pdf http:/innovate. HYPERLINK /plm/documents/doc_mgr/912/1411.0_Digital_Twin_White_Paper_Dr_Grieves.pdf /plm/documents/doc_mgr/912/1411.0_Digital_Twin_White_Paper_Dr_Grieves.pdf.For an overview of the IoT and the technologies that are a part of it, see Jonathan Holdowsky

36、et al., Inside the Internet of Things (IoT): A primer on the technologies building the IoT, Deloitte University Press, August 21, 2015, /dup-us-en/focus/internet-of-things/iot-primer-iot-technologies-applications.html.Timothy West and Art Pyster, “Untangling the digital thread: The challenge and pro

37、mise of model-basedengineering in defense acquisition,” Insight 18, no. 2 (2015): pp. 4555, DOI:10.1002/inst.12022.Holdowsky et al., Inside the Internet of Things (IoT).Grieves, Digital twin.Ibid.A bill of materials refers to all the inputs that go into the manufacture of a productfrom assemblies to

38、 components to raw materials.In practice, human discretion would play a role in the decision to proceed with that change in physical process, especially in particularly complex process changes.An expanded version of the digital twin configuration in figure 1 could have included the deployed finished

39、 product, for example. Real-time information about how a product actually performs in the field could prove useful to future manufacturing processes. A different version of the digital twin configuration in figure 1 might have reflected only a portion of the manufacturing process.Andy Daecher and Ro

40、bert Schmid, “Internet of Things: From sensing to doing,” Tech Trends 2016, Deloitte University Press, February 24, 2016, /dup-us-en/focus/tech-trends/2016/internet- of-things-iot-applications-sensing-to-doing.html.Examples of such communication protocols include Wi-Fi, landline, and SIM in areas wh

41、ere infrastructure is already available. New protocols include near-field communication for secure, short distances; NBIoT or LoRA for long-distance transmission of information; ZigBee, Bluetooth, and BLE for low-energy transmission; and MQTT for when data bandwidth is low or other physical constraints exist.For more information on how the technology areas that power data aggregation and processing have evolved interms of capability, functionality, and economic efficiency, see Holdowsky et al., Inside the Intern