在《數字孿生體(Digital Twin)是誰提出的?》一文中,工業4.0研究院院長鬍權詳細介紹了數字孿生體的歷史淵源,通過詳細的書面證據,指出美國空軍研究實驗室(AFRL,Air Force Research Laboratory)在2011年3月明確提出了數字孿生體這個概念。隨之其後,一般工業企業開始採用數字孿生體這個概念,但它們顯然呈現了往左走還是往右走的選擇。

對於聲稱首先提出(事實上沒有任何證據)數字孿生體概念的Michael W. Grieves來講,對物理設備進行建模(CAD等)是其核心價值;美國空軍研究室實驗室應用數字孿生體的目標是為武器裝備提供運行維護數字化,這是往右走的選擇。

德國HOMAG的數字孿生體應用案例就行業應用數字孿生體的現狀來看,美國通用電氣(GE,General Electric)的選擇是往右走,而德國西門子(Siemens)的選擇是往左走。國內大部分工業互聯網企業,選擇的大都是往右走,包括工業4.0研究院下屬翼絡工業互聯網(重慶)有限公司,也主要選擇往右走的策略;一些高校背景的企業,或者從傳統工業設計外企出來創業的企業,大都接受了工信部政策的引導,選擇往左走的策略。為什麼有兩種迥然不同的選擇?

如果我們從數字孿生體的技術特點來看,就很容易理解。數字孿生體本質上是對物理世界的數字映射,如果可以實現全保真映射,那麼就能實現類似阿凡達一樣的效果。據工業4.0研究院觀察,就人類社會目前的數字化技術水平來講,未來100年以內也難以實現阿凡達這樣的水平。

但是,這不意味著我們不可以利用數字孿生體技術。雖然不能高保真的對物理世界進行映射,但如果可以比目前簡單的關鍵感測器部署方式更進一步,就已經能對傳統的設計、生產、交付和維護等過程產生巨大的影響。往左走的選擇的關注點是在設計過程採用數字孿生體技術。從工業4.0研究院調研大量工業企業的實際情況來看,這個環節是難以實現的,而且投入太大,不太符合企業的需要。企業可以通過產品設計的CAD圖樣,人工交給生產環節去試驗,以降低投入成本。

德國大眾使用的PDM、PLM和BPM

按照一些鼓吹利用數字孿生體技術實現產品生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management)的企業說法來看,實現產品全生命周期的數字化,當然是好事情,不過投入必然不菲。工業4.0研究院發現,具有一定規模的企業,實現產品數據管理(PDM,Product Data Management)就不錯了,如果要實現產品生命周期管理,大部分在短期內是不經濟的。因此,往左走的數字孿生體選擇,除了一些不計成本和代價的行業(例如航天軍工),普通工業領域無需激進推行,可以等候相關技術及解決方案的成熟之後再選擇。企業對數字孿生體的態度,除了往左走,還有往右走的選擇,這個選擇就是在產品交付之後的維護過程,可以採用數字孿生體來實現。通過產品的數字化建模,針對運維過程需要監控的關鍵指標進行分析,能夠了解產品的健康情況,在可能出現故障之前發現問題,及時進行修復。

美國通用電氣的數字孿生體應用模型這就是所謂基於狀態的維護,有的也稱為預測性維護,對於通用電氣來講,它把這種業務發展為資產性能管理(APM,Assets Performance Management),從而形成一種智能服務。當然,西門子在重點推產品生命周期管理業務,但對於資產性能管理也投入了不少精力開發和推廣。毫無疑問,數字孿生體往右走的選擇,體現了輕資產的業務創新邏輯,更適合互聯網領域的創業團隊介入,因為它較少涉及到複雜的生產現場,同時,數字孿生體在產品使用過程中的創新空間,也遠遠大於產品設計過程體現的機會。

通過前面的分析,我們可以看到,數字孿生體的應用場景層出不窮,但目前實用的典型場景主要有兩大類,一是往左走的產品數字化設計,主要體現為產品生命周期管理解決方案,二是往右走的產品使用過程的數字化,主要服務模式是基於狀態的維護。

本文來自:工業4.0研究院院長 胡權


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