數(shù)字孿生：打造生力產(chǎn)品，重塑客戶體驗(yàn)

未來的“生力產(chǎn)品（LivingProduct）”，將分為兩部分，一個(gè)是實(shí)體，另一個(gè)是實(shí)體的數(shù)字孿生體。數(shù)字孿生正是讓產(chǎn)品“生生不息”的關(guān)鍵。

隨著新興的數(shù)字化技術(shù)層出不窮，定制化、智能互聯(lián)、產(chǎn)品即服務(wù)等新的產(chǎn)品和服務(wù)模式越來越普及，客戶也變得越來越挑剔，他們對(duì)產(chǎn)品體驗(yàn)的期待被提升到前所未有的高度。根據(jù)2017年埃森哲全球消費(fèi)者調(diào)研，在更換品牌的消費(fèi)者中，有64%是為了追求更貼近自身需求的產(chǎn)品、服務(wù)和體驗(yàn)，隨著時(shí)間的推移，這一比例還將不斷攀升。

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，企業(yè)需要提供更為個(gè)性化的客戶體驗(yàn)，并能根據(jù)客戶需求的變化持續(xù)地調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)品，始終與客戶保持高度的關(guān)聯(lián)度，我們稱這樣的企業(yè)為“生力企業(yè)”（Living Business），稱這樣的產(chǎn)品為“生力產(chǎn)品（Living Product）”。但要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，企業(yè)需要克服重重障礙：

障礙一：要打造以客戶為導(dǎo)向的新體驗(yàn)，企業(yè)需要更加敏銳地捕捉到客戶需求的變化，并有能力快速地應(yīng)對(duì)變化。例如產(chǎn)品迭代的速度加快，生命周期縮短，產(chǎn)品的開發(fā)和制造流程需要提速并具有高度的適應(yīng)性。

障礙二：個(gè)性化的產(chǎn)品會(huì)讓產(chǎn)品的復(fù)雜性上升，需求波動(dòng)的不確定性更大，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈、制造都提出更高的要求。

障礙三：要更快更好地滿足客戶需求，企業(yè)需要開展更加密切的內(nèi)部協(xié)作以及更開放的外部協(xié)作。

數(shù)字孿生（Digital Twin）正是幫助企業(yè)克服這些挑戰(zhàn)的有力工具。通過建立物理產(chǎn)品的數(shù)字映射，并基于產(chǎn)品使用過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形成閉環(huán)反饋和優(yōu)化，“數(shù)字孿生”能全面提升產(chǎn)品的全生命周期管理，打通研發(fā)、供應(yīng)鏈、制造、營(yíng)銷等不同職能部門和數(shù)據(jù)孤島，乃至企業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)，時(shí)時(shí)刻刻感知客戶的需求，驅(qū)動(dòng)高效、互聯(lián)、以客戶為中心的運(yùn)營(yíng)模式，提升產(chǎn)品體驗(yàn)，降本增效，推動(dòng)增長(zhǎng)。

什么是數(shù)字孿生

數(shù)字孿生是指物理產(chǎn)品在虛擬空間中的數(shù)字模型，包含了從產(chǎn)品構(gòu)思到產(chǎn)品退市全生命周期的產(chǎn)品信息。這個(gè)“雙胞胎”不僅與它真實(shí)空間中的孿生兄弟形似（包含產(chǎn)品規(guī)格、幾何模型、材料性能、仿真數(shù)據(jù)等信息），能模擬產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行，而且還能通過安裝在產(chǎn)品上的傳感器反饋回來的數(shù)據(jù)，反映產(chǎn)品運(yùn)行狀況，乃至改變產(chǎn)品狀態(tài)，所以它將“表現(xiàn)”得與真實(shí)產(chǎn)品一模一樣。

例如，飛機(jī)制造企業(yè)在飛機(jī)的研發(fā)階段，就可以利用飛機(jī)的數(shù)字孿生模擬所需要的各種驗(yàn)證和測(cè)試，減少飛行試驗(yàn)的次數(shù)。當(dāng)航空公司接收飛機(jī)時(shí)，每一架飛機(jī)都可以伴隨著它自身對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體，并把飛機(jī)的真實(shí)飛行參數(shù)、表面氣流的分布等數(shù)據(jù)通過傳感器反饋輸入到模型中;通過分析這些數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)潛在的故障和隱患，降低發(fā)生飛行事故的概率。

數(shù)字孿生概念的誕生可追溯到2002年，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、VR/AR等新技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字孿生得以逐漸從概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，使它在這兩年一躍成為了數(shù)字化領(lǐng)域的“紅人”，備受矚目。相較于傳統(tǒng)的產(chǎn)品生命周期管理和仿真技術(shù)，數(shù)字孿生有這些新的特點(diǎn)：

雙向。物理產(chǎn)品和數(shù)字孿生之間虛實(shí)交融，實(shí)現(xiàn)雙向的閉環(huán)信息反饋。數(shù)字孿生不僅是個(gè)靜態(tài)的數(shù)字模型，而且能收集物理產(chǎn)品的運(yùn)行數(shù)據(jù)，乃至能對(duì)物理產(chǎn)品實(shí)施控制，改變產(chǎn)品的狀態(tài)?；谶@些數(shù)據(jù)，企業(yè)可以圍繞客戶的需求來提升產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈、市場(chǎng)營(yíng)銷、售后服務(wù)等方方面面。

持續(xù)。數(shù)字孿生和物理產(chǎn)品之間的互動(dòng)是不間斷的，貫穿產(chǎn)品的全生命周期，能持續(xù)地推動(dòng)產(chǎn)品的優(yōu)化，改善客戶體驗(yàn)。

開放。通過數(shù)字孿生收集到的海量數(shù)據(jù)，單靠企業(yè)自身的力量來分析和挖掘其中的價(jià)值是不夠的，企業(yè)需要將數(shù)據(jù)對(duì)第三方開放，借助外部合作伙伴（包括中小初創(chuàng)企業(yè)）的力量充分挖掘數(shù)字孿生的價(jià)值。

可以說，數(shù)字孿生讓企業(yè)能將產(chǎn)品變成一個(gè)動(dòng)態(tài)的平臺(tái)，持續(xù)地感受客戶需求，在合適的時(shí)間和合適的場(chǎng)景，采取合適的行動(dòng)，為客戶提供更好的產(chǎn)品和服務(wù)，推動(dòng)企業(yè)核心流程及客戶體驗(yàn)的顛覆性升級(jí)。

數(shù)字主線與數(shù)字孿生

當(dāng)我們談?wù)摂?shù)字孿生時(shí)，就不得不提到數(shù)字主線（Digital Thread）。數(shù)字主線是貫穿于公司各個(gè)職能部門和產(chǎn)品生命周期的信息流，涵蓋產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈、制造、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，乃至包括外部的供應(yīng)商、合作伙伴和客戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使其能對(duì)產(chǎn)品及其運(yùn)行提供全景的動(dòng)態(tài)信息，賦能數(shù)字孿生的開發(fā)和更新。

在近年來數(shù)字化的浪潮下，絕大多數(shù)企業(yè)的信息化都已經(jīng)達(dá)到一定水平，但大多系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)被分散在多個(gè)系統(tǒng)中。根據(jù)埃森哲調(diào)研，近3/4的高科技企業(yè)感到被過多的數(shù)據(jù)淹沒，不知從何著手梳理數(shù)據(jù)并從中挖掘出價(jià)值。而數(shù)字主線可端到端地在流程與系統(tǒng)間穿針引線，助力企業(yè)在其生態(tài)系統(tǒng)中構(gòu)建一個(gè)互聯(lián)的產(chǎn)品信息網(wǎng)絡(luò)，打破企業(yè)內(nèi)部藩籬，加強(qiáng)與外部供應(yīng)商的協(xié)作，整合產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)資源，為數(shù)字孿生的應(yīng)用創(chuàng)造條件。

數(shù)字孿生必須有數(shù)字主線向其輸送數(shù)據(jù)這一“血液”，只有這樣數(shù)字孿生才是“具有生力的雙胞胎”，并且能夠始終保持實(shí)時(shí)性或準(zhǔn)實(shí)時(shí)性。例如，根據(jù)某手機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了該模型的數(shù)字孿生，卻在后續(xù)的生產(chǎn)、物流、銷售、維保等環(huán)節(jié)未能及時(shí)反哺數(shù)據(jù)，則這個(gè)數(shù)字孿生是死的，與傳統(tǒng)的CAD與仿真沒有實(shí)質(zhì)區(qū)別。

優(yōu)化產(chǎn)品生命周期管理，提升客戶體驗(yàn)

數(shù)字孿生能有效提升產(chǎn)品生命周期管理的經(jīng)濟(jì)性和有效性，為客戶帶來更佳的體驗(yàn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.更新： 推動(dòng)產(chǎn)品和商業(yè)創(chuàng)新

數(shù)字孿生可以成為一個(gè)創(chuàng)新的測(cè)試沙盒，讓很多原來由于物理?xiàng)l件限制、必須依賴于真實(shí)的物理實(shí)體而無法完成的操作得以實(shí)現(xiàn)，如模擬仿真、批量復(fù)制、虛擬裝配等，成為觸手可及的工具，激發(fā)人們?nèi)L試新的產(chǎn)品創(chuàng)意。企業(yè)可以將數(shù)字孿生結(jié)合人工智能技術(shù)產(chǎn)生更好的產(chǎn)品創(chuàng)意，如利用生成式設(shè)計(jì)（GenerativeDesign），根據(jù)客戶要求和現(xiàn)實(shí)的約束條件，由人工智設(shè)計(jì)出新的產(chǎn)品概念;并根據(jù)產(chǎn)品原型的測(cè)試數(shù)據(jù)和客戶反饋及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品的功能目標(biāo)，完善產(chǎn)品概念。設(shè)計(jì)工程師隨后可通過數(shù)字孿生進(jìn)行設(shè)計(jì)迭代和優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目標(biāo)（例如重量、成本、功能、上市時(shí)間、可維護(hù)性等）。通過數(shù)字孿生，還可以做到沉浸式設(shè)計(jì)審核，通過提供協(xié)作式虛擬和增強(qiáng)型現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，使得產(chǎn)品相關(guān)方能夠詳細(xì)審核概念/設(shè)計(jì)，縮短審查周期，降低審核成本，減少審核頻率。

此外，這些系統(tǒng)有些是已經(jīng)存在的，有些是需要構(gòu)建的，那么未來的信息化、數(shù)字化的路如何走，不能貿(mào)然而為，一下子完成所有投資是不現(xiàn)實(shí)的。企業(yè)需要根據(jù)上述能力的診斷結(jié)果，結(jié)合公司整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略，全景考慮各個(gè)能力/系統(tǒng)/流程的緊迫性、協(xié)同性、制約性、短期回報(bào)等方面，來逐步完善數(shù)字化基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)端到端的流程、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的順暢連接。

3.從消除內(nèi)部壁壘到建立外部生態(tài)：協(xié)同是關(guān)鍵

數(shù)字孿生的發(fā)展是從分散的數(shù)據(jù)、獨(dú)立的企業(yè)部門，邁向不同部門之間以及生態(tài)圈的整合，實(shí)現(xiàn)成果經(jīng)濟(jì)。在這個(gè)過程中，協(xié)同是關(guān)鍵。公司價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)通常是各司其職：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、零部件采購(gòu)、制造、倉(cāng)儲(chǔ)、物流、銷售、售后，依次線性向前推進(jìn)，自己的部分完成后，往往就拍拍手不管了，如有改善也多局限于一個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)，但產(chǎn)品的最終客戶體驗(yàn)，卻是由所有環(huán)節(jié)共同決定的，這種部門間的壁壘阻礙了產(chǎn)品的開發(fā)和優(yōu)化。

所以，要成功部署數(shù)字孿生，首先要打破部門之間的壁壘，消除組織孤島和信息孤島。創(chuàng)建數(shù)字孿生需要建立貫穿企業(yè)價(jià)值鏈的多條數(shù)字主線，其前提是要去除各環(huán)節(jié)間的藩籬，形成跨部門的組織架構(gòu)和流程，來確保數(shù)字主線之間暢通的數(shù)據(jù)傳輸。再者，數(shù)字孿生的實(shí)施還需要各部門之間的密切協(xié)同，如通過分析數(shù)字主線傳來的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)某特殊設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品性能和客戶體驗(yàn)影響不大，但是采購(gòu)上復(fù)雜度或是成本高，都會(huì)影響定價(jià)和產(chǎn)品的可靠性，這時(shí)研發(fā)部門就可與供應(yīng)鏈部門一起平衡設(shè)計(jì)的獨(dú)特性與供應(yīng)鏈成本效率之間的矛盾;此外，IT和OT的融合至關(guān)重要，IT部門不只是作為中后臺(tái)提供支持，還需要融入第一線，與業(yè)務(wù)部門攜手，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，進(jìn)行分析和模擬，提供用于優(yōu)化產(chǎn)品的洞見。

要實(shí)現(xiàn)跨部門的協(xié)作，首先需要高層領(lǐng)導(dǎo)的全面支持。產(chǎn)品的改善很可能會(huì)牽涉到零部件的變動(dòng)，那么此時(shí)需要企業(yè)與供應(yīng)商高層統(tǒng)一戰(zhàn)略目標(biāo)，進(jìn)而打通數(shù)據(jù)連接。此外，需要構(gòu)建跨部門團(tuán)隊(duì)（如上述的首席數(shù)據(jù)官或數(shù)據(jù)委員會(huì)），并確立明確統(tǒng)一的、各職能部門都認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)，推動(dòng)各個(gè)部門執(zhí)行。這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)價(jià)值鏈的產(chǎn)出最大化，而非單一的職能優(yōu)化。

此外，數(shù)字孿生雖然是個(gè)閉環(huán)的回路，但其發(fā)展的終極目標(biāo)是建立一個(gè)開放的平臺(tái)，以充分發(fā)揮數(shù)字孿生的價(jià)值，而這單靠企業(yè)自身的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。企業(yè)需要和包括中小企業(yè)在內(nèi)的生態(tài)伙伴有更密切的合作，如通過互聯(lián)平臺(tái)和API將數(shù)據(jù)開放給第三方開發(fā)者，推動(dòng)生態(tài)圈伙伴共同參與創(chuàng)新;此外，這個(gè)平臺(tái)還需要能將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、VR/AR等技術(shù)很好地融合進(jìn)來，才能滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

4.人機(jī)合作：維系安全

由于數(shù)字孿生能對(duì)物理產(chǎn)品實(shí)施控制，改變產(chǎn)品的狀態(tài)，可能會(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。如自動(dòng)駕駛狀態(tài)下的汽車和飛機(jī)，如果數(shù)字孿生作出錯(cuò)誤的判斷并執(zhí)行控制，又沒有完備的人為干預(yù)機(jī)制，可能就會(huì)危及人身安全，造成不可彌補(bǔ)的災(zāi)難;或者數(shù)字孿生對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)出錯(cuò)誤的指令，導(dǎo)致其宕機(jī)，影響產(chǎn)線的正常運(yùn)作，給廠家?guī)頁(yè)p失。

所以，如何使用數(shù)字孿生體所包含的產(chǎn)品實(shí)時(shí)的完整信息，建立有效、安全并且可靠的數(shù)字映射，比建立數(shù)字孿生本身更為重要。在這個(gè)過程中，企業(yè)必須注重構(gòu)建數(shù)字孿生的安全防范手段，同時(shí)，亦不可忽視人為干預(yù)機(jī)制，人機(jī)協(xié)作才是最佳模式。

埃森哲所著的《機(jī)器與人》一書中，提到人機(jī)協(xié)作應(yīng)該有個(gè)“維系者”的角色，這個(gè)維系者能確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，標(biāo)記誤差和機(jī)器的錯(cuò)誤判斷，用批判性思維看待人工智能，在人工智能系統(tǒng)做出不恰當(dāng)行為時(shí)進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)等，以確保人工智能系統(tǒng)有益無害。所以，在數(shù)字孿生的應(yīng)用中，也可以設(shè)置類似的角色，確保數(shù)字孿生的安全運(yùn)行。

數(shù)字化企業(yè)的本質(zhì)就是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的企業(yè)，而數(shù)字孿生正是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵推手，在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型歷程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。雖然數(shù)字孿生仍然處于應(yīng)用的早期，其發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）等技術(shù)的成熟和普及也息息相關(guān)，隨著這些新興技術(shù)的發(fā)展和融合，數(shù)字孿生會(huì)在越來越多的產(chǎn)品上得到應(yīng)用。我們相信，未來供應(yīng)商在交付一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，交付一個(gè)數(shù)字孿生將成為標(biāo)配。