在7月30日召開的中共中央政治局會議中，再次強調要加快新型基礎設施建設，深入推進重大區域發展戰略，加快國家重大戰略項目實施步伐。新基建的意義在于，促進中國的產業鏈升級，加快新技術、新產品的爆發和新業務模式的誕生。

在新基建中，隱含著一些相通的底層基礎設施，數字孿生就是其中之一。它并不是一個新生事物，研究機構Gartner已經連續3年將其評為全球十大科技趨勢之一；另一家研究公司Markets & Markets則預測認為，由其所撬動的市場，有可能呈現指數級增長，在未來5年增長10倍，從每年的38億美元增長到358億美元。

到底什么是數字孿生？

根據廣泛采用的定義，數字孿生是物理實體的數字化鏡像。

數字孿生通過將物體、系統、流程的信息，利用數字技術實時映射在數字化系統中，對產品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而讓企業實時了解資產的狀態、響應變化，改善業務運營，創造新的價值。

數字孿生為什么重要？

數位孿生是推動產品創新與性能提升的底層邏輯和強大支撐。

用好數字孿生這個工具，可以縮短產品的研發周期、降低產品的試錯成本、加速實現高度定制化的生產模式、精準的制定生產與測試環節、掌控產品的生命周期、提前擬定產品故障的應對措施、延長產品壽命，甚至改變商業模式。

如今數字孿生的應用場景已經完全超出了工業領域，從智慧物流、智能建筑到智慧城市，很多行業都可以借助數字孿生，搭建在虛擬世界與現實世界之間的關聯關系，實現更好的監控、分析和預測。

雖然數字孿生的好處頗多，但是它本身并不是一個獨立的存在，需要與各種物聯網平臺和應用相伴相生。

由于數字孿生這一概念的明確提出，起步于美國空軍研究實驗室，伴隨飛機、火箭等高端裝備，業內往往對它持有難以飛入尋常百姓家的刻板印象。

加之一些公司想走提升軟件銷售的捷徑，過于突出3D仿真、大屏呈現和數據可視化，造成了圍繞數字孿生這一概念的炒作、混亂、誤解和困惑。

因此，這篇文章是我與樹根科技高級副總裁兼首席營銷官黃路川的交流所得，我們嘗試正本清源的分析數字孿生的未來趨勢，以及如何對其進行正確評價：

走向普及的下一站：推進數字孿生的規模效應，投資回報按“天”計算
數字孿生的認知誤區有哪些？
如何評價數字孿生的有效性？

01 “共享模式”助推數字孿生的規模效應

數字孿生的應用對象，主要分為最終用戶和OEM兩個類別。

對應于最終用戶的數字孿生，構建數字孿生的設計方和應用數字孿生使用方，是同一家企業。

比如宇航局、飛機制造商、冶金企業，就是最終用戶的典型代表。數字孿生中的物理實體，對應的是飛機、火箭、高爐等大型設備，一套數字孿生方案的造價達到千萬級、甚至上億。

這類企業的研發門檻很高，最終用戶運用數字孿生實現的主要目標是降低研發成本，并且通過建立虛擬模型提升設備的性能與壽命。

如今，很多航空航天設備只有在虛擬環境中經過驗證、測試之后，才會進入實際生產。當新的設備建成后，通過安裝的各類傳感器，將實時數據回傳，數字孿生又起到了提升設備效率，降低運維成本的作用。

對應于OEM的數字孿生，構建數字孿生的設計方和應用數字孿生的使用方，來自不同企業。

比如來自食品飲料、紡織等行業的機械制造商，就是OEM的典型代表。數字孿生中的物理實體，是吹瓶機、注塑機、縫紉機等機器設備。

數字孿生可以通過“共享”模式，在同類設備的使用群體內，被多個企業共享，極大的降低投入資金。

設備出廠之后，根據不同的去向，每臺設備都會對應一個獨一無二的數字孿生，這些數字孿生脫胎于同一“母體”，卻又“性格”迥異。它們記錄了每臺設備不同的運行環境和各類參數，協助設備的維護和運行。

這類應用更有想象空間。由于同類設備的數字孿生在很大比例上，具有可復用性，當達到規模效應時，數字孿生的成本可能極大降低，達到百元以內。其所對應的投資回報率，可能實現按照“天”為單位計算。使用者按需付費，投資的回收周期很短，馬上能夠看見效益。

已經有企業在實踐這個做法。舉個實際中的例子，樹根科技為杰克縫紉機股份有限公司建立的縫紉設備數字孿生，為杰克產品產業鏈上的下游企業，包括上萬家分銷商、十幾萬家的服裝企業提供服務。

數字孿生的應用不僅助力杰克縫紉機打造了全新的智能產品，更重要的是可以對分銷商、終端客戶等產業鏈條上的用戶提供他們密切關心的核心數據和價值。

在牛仔褲的縫紉場景中，針間距是一個重要指標，直接衡量服裝的質量是否合格。過去，針間距只能靠檢驗員用眼睛觀察，現在數字孿生讓服裝廠的管理可以深入到每個小細節當中，直接將針間距等重要指標，以直觀數據的方式呈現出來。

通過監測每臺縫紉機的運轉情況，可縮短設備的待機時間，進而提高工作效率，也便于管理者快速進行有效決策。項目提升分銷商服務效率，讓服務及時率提升15%；設備管理效率提升30%；客戶滿意度提升10%。同時，通過根云平臺實時監控，對縫紉設備的針距針腳進行監控，保證服裝生產質量，大幅度提升產品質量檢測通過率。

每位民營企業家和制造公司的創始人，都有濃厚的現場實操情結，喜歡深入一線把握管理細節。數字孿生可以讓這些企業的管理者隨時隨地了解生產現場的情況，場景還原和保真度高，猶如身臨其境。

通過這種方式，一方面可以滿足管理者貼近一線掌控細節的訴求，一方面可以提升管理者的能力天花板。如果事事到場、親力親為，一名企業家的管理能力上限不超過10家工廠。而通過數字孿生技術，企業家既可以關心生產細節，又可能遠程運籌帷幄，管理百余家工廠亦非妄言。

疫情創造了一個絕佳的機會，讓那些囫圇吞棗應用起來的工業互聯網平臺，可以被細嚼慢咽和更深的嵌入操作流程，數字孿生作為一種底層載體，也進入了創造價值的實質性階段。

02 避免進入數字孿生的認知誤區

根據Gartner對數字孿生的精確定義：

數字孿生是某一事物、人或流程的虛擬表示。數字孿生旨在優化這些資源的運作或使用，或與之相關的業務決策，比如提高維護或運作效率。數字孿生包括模型、數據、與對象的一對一關聯以及對其進行監控的能力。“物”可以廣泛應用于任何類型的物理資產、產品或設備，包括諸如網絡和應用程序等IT資產。

這其中有兩個關鍵的數字孿生規則：

1. 數字孿生必須具有相應的“物”，這是一種對應關系。

2. 在數字孿生和物理實體之間，存在雙向信息流動，數字孿生采集物理實體的數據，并且產生數據回流，提升物理實體的某些能力。

對于數字孿生的理解，普遍存在的誤區有以下三種：

【第一種】

誤區：數字孿生的價值在于數據呈現
正確：數字孿生的價值在于冰山之下，尤其是不可見的部分

數字呈現是最直觀的，也是最為顯而易見的表面價值。滿足于普通解及其結論，使得一些企業在完成初步的數據呈現之后，就止步不前，停止了對于數字孿生的探索。

其實，并不是所有數字的模型都是數字孿生，而且數字孿生的價值恰恰在于不可見的部分。從本源上來說，數字孿生的價值在于帶來APM（資產績效管理）的提升，改進設備的性能。

數字孿生的價值在于創建物理模型和數字世界之間的連接性，進一步分析各種要素之間的隱含關系，再通過一連串的處理、分析、判斷之后，對物理模型產生反饋，改進和優化其價值。這其中包含4個重要步驟：

1.建立數字模型

2.增強感知機制

3.數據分析和預測

4.產生反饋和決策

因此數字孿生的難點并不在呈現，而在于建模，需要大量的樣本庫和數據庫，安裝額外的傳感器，新型算法的沉淀和梳理才能實現。如果只在數據呈現上做投入，容易進入只關注現象，而沒有資金和精力去分析本質的怪圈。

這種做法就像人們疲勞的時候，首先想到是去休息，這當然沒有錯，不過治標不治本。疲勞的真正原因，有可能是失去了目標感，或者是身體出現了病痛，如果不從本源上著手改進，往往會感覺到“越睡越困”。

在此前的文章中，我曾經提到過“聯接度”，它是衡量工業互聯網發展的重要指標：

聯接度=已經聯接的要素/未被聯接的要素

工業互聯網的“第一性原理”，就是要廣泛地聯接各種機器設備和工業系統，由此而實現“聯接-管控-優化-效益”的基本邏輯。

數字孿生的運用，有助于不僅聯接“看得見、摸得著、想得清”的已知工業要素，還在于發現和聯接那些“看不見、摸不著、想不清”的工業要素，建立這些要素之間的關聯關系。

【第二種】

誤區：數字孿生中的“物”，必須是設備或者資產
正確：數字孿生中的“物”，可以是實體設備，也可以是流程或組織

數字孿生的應用場景，已經完全超出了工業的應用范疇，也已經超越了實體設備和資產。

根據Gartner以及樹根科技的分析，“數字孿生”的概念可以也確實適用于更抽象的IT概念，比如：工作流（例如，審批流程）、業務對象（例如，采購訂單）和運營指標（例如，成品率）。由此延展并進一步分類，數字孿生的基礎類別包括：

1.離散數字孿生：優化單個資產、人和其他物理資源。通常用于監控和優化原子資源的使用，比如人、單個產品或一件件設備，以及單個流程任務。

2.復合數字孿生：應用于涉及包含離散數字孿生和資源（例如，來自外部數據源）的運作。通常設計用于監控和優化離散數字孿生和原子資源的相關組合的使用。例如，復合性更高的設備，比如汽車或工業汽輪機，以及整個和部分制造或工業流程。

3.組織數字孿生：在特定的業務流程中最大化價值，比如在制造流程中，或在整個企業運作中。通常用于監控和優化高階企業層面結果。例如，根據不斷調整的上市戰略來優化整體制造能力，或者為公司所有利益相關者創造最大業務價值。

三種數字孿生的一個重要共同特征是，它們在企業中扮演著兩個重要角色：

首先，數字孿生用來提高態勢感知能力。例如，向工業汽輪機中添加傳感器，并分析物聯網數據。或者向設備中添加更多傳感器并更徹底地分析設備數據，可以預測未來的故障。

其次，數字孿生幫助做出更好的業務決策。例如，通過檢查庫存管理和現場服務管理應用，我們可以在其準備脫機時修理工業汽輪機，在其故障之前進行修理。

這種雙重作用通常意味著數字孿生具有關鍵的中間角色，一方面在架構上位于物聯網連接的事物和企業實體之間，另一方面是在核心企業應用之間。

【第三種】

誤區：數字孿生創造了一個新產品、新市場
正確：數字孿生并不是一種獨立的生產力

數字孿生并不是一個單獨的產品，并不能獨立交付，它是碎片化的物聯網生態中的一個關鍵的中心匯聚點。數字孿生搭建了一個基礎管理和未來應用拓展的必不可少的中間層，向上向下都有廣闊的延伸空間。

數字孿生終究只是一種虛擬模型，一種與工業互聯網相得益彰的模型。它在很大程度上與工業互聯網平臺共存，同時發揮功效。畢竟，先進的技術最終都要回歸到實際業務中實現價值。

例如，三一重工運用基于物聯網的數字孿生技術，結合售后服務系統，將服務過程的幾個關鍵指標作為競爭指標，包括工程師響應時間（從接到需求電話，到可以派出工程師的時間）、常用備件的滿足度、一次性修復率、設備故障率等進行評價服務的好壞。

通過對每一次的設備實時運行數據、故障參數以及工程師維修的知識積累，三一集團對數據進行建模，還原設備、服務等相關參與方的數字化模型，不斷的改進對應的服務響應與質量。

分析數據可以得知，基于物聯網的數字孿生智能服務，對響應的提高有高達33%的正面影響。基于故障建模與設備運行的數字孿生，對于提高備件預測的準確率有高達55%直接效益影響。

最終給三一帶來的收益是非常明顯的，工程師響應時間從原來的300分鐘縮短到15分鐘，主要服務區域2小時到現場，24小時維修好，服務響應水平提高的同時還把渠道的備件庫存從10億降低到7個億，一次性修復率從75%提升到92%。

03 如何評價數字孿生的有效性

目前市場上提供數字孿生的實施類公司很多，如何甄別數字孿生的質量？

評價數字孿生，同樣不能只看表面價值，不是評判數據呈現的是否全面和美觀，或者分析功能是不是夠強大，而是要看數字孿生是不是真正的應用和貫徹到每天的工作流程中。

日常：現場工程師們是不是通過數字孿生的程序去做交流，通過數據驗證自己的原始假設？

迭代：管理者們是否通過數字孿生完成管理的職責，督導各種設備和現場員工的行為，真正提升了管理能力？

閉環：企業是否根據自身的需求，建立PDCA（計劃Plan、執行Do、檢查Check、處理Action）的閉環，改進數字孿生的應用？

只有將數字孿生和數據思維融入日常工作，才能不斷開發和創造數字孿生的持續生命力，觸碰到數字孿生的遠景未來：

交互式數字孿生：設備操作者、產線員工、運營者等各方，使用直觀的拖拽界面，逐級構建實時的數字孿生。最終用戶還可以使用交互式數字孿生，添加更多自定義的物模型、數字模型、指標和智能運營捆綁。

交互式數字孿生的靈活開放API：提供增強的嵌入式機制模型，按金字塔層劃分的人工智能和機器學習模型以及行業分類法，以構建推薦的預測性和規范性分析指標和功能。

數字孿生市場：這是一個IT /OT專家可以協作創建和交易數字孿生的場所，并在其中應用區塊鏈技術分享收益。

數字孿生錢包：為每個數字孿生分配一個錢包，通過深度應用區塊鏈技術，可以將所有權、收益權和使用權分配給不同的個人。即每個數字孿生都可以根據實例的收入進行證券化。

產業鏈數字孿生編排：產業鏈數字孿生編排動態優化訂單分派，以實現最佳整體性能，并使用區塊鏈分布式分類賬技術獲取數字孿生金字塔實時能力的全球可信視圖，以智能地籌集資金以最大化運營資本效率。

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雖然各個公司紛紛開始了對于數字孿生的實踐，但是對于數字孿生的理解，以及如何運用不同類型的數字孿生，存在某些誤區。因此導致一些企業對于數字孿生的價值存在著偏頗評估。

最終用戶以及OEM兩類應用場景極為不同。大型企業有能力獨立部署內嵌數字孿生的工業互聯網平臺，建設完備的數字孿生標準。中小企業則擅長于充分利用工業互聯網平臺上提供的數字孿生服務，以很小的代價快速優化自己的各級指標，盡快提升自身的運營效率，提升競爭力。

文末，感謝樹根科技高級副總裁兼首席營銷官黃路川在成文過程中，給予我的大力支持。

樹根科技與Gartner共同出版了市場上第一份全面解讀數字孿生在工業實踐的白皮書，《如何利用數字孿生幫助企業創造價值？》。

本文小結：

在新基建中，隱含著一些相通的底層基礎設施，數字孿生就是其中之一。
數字孿生的應用對象，主要分為最終用戶和OEM兩個類別。OEM的應用更有想象空間，在很多場景中，數字孿生可以通過“共享”模式，在同類設備的使用群體內，被多個企業共享，極大的降低投入資金。
數字孿生有兩個關鍵規則：第一，數字孿生必須具有相應的“物”，這是一種對應關系。第二，在數字孿生和物理實體之間，存在雙向信息流動。對于數字孿生的理解，還需要避免多個誤區。
評價數字孿生，同樣不能只看表面價值，不是評判數據呈現的是否全面和美觀，或者分析功能是不是夠強大，而是要看數字孿生是不是真正的應用和貫徹到每天的工作流程中。

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