在工業(yè)領(lǐng)域，數(shù)字化雙胞胎早已不是什么新鮮事了。它正為整條價(jià)值鏈帶來變革。作為產(chǎn)品、生產(chǎn)或性能的虛擬表現(xiàn)形式，數(shù)字化雙胞胎能使各個(gè)工藝過程無縫連接。它可以助力不斷提高生產(chǎn)效率、我限度地降低故障率、縮短開發(fā)周期并創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)。換言之，數(shù)字化雙胞胎能夠創(chuàng)造長期競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。

為工業(yè)4.0打好地基

鑒于上述種種優(yōu)勢(shì)，IT分析與市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Gartner預(yù)計(jì)，到2021年，大型工業(yè)公司中的一半都將應(yīng)用數(shù)字化雙胞胎，從而將自己的生產(chǎn)效率提高10%。然而，為了充分挖掘數(shù)字化雙胞胎的潛力，未來的實(shí)際系統(tǒng)不僅需要彼此聯(lián)網(wǎng)，還需要建立起自主“思考”和行動(dòng)的能力。從簡單的相互感知和交互到通信和獨(dú)立優(yōu)化，人工智能正是未來的發(fā)展方向。除此之外，集成的信息系統(tǒng)也必不可少，它能使信息實(shí)現(xiàn)持續(xù)交換。 

數(shù)字化雙胞胎的開發(fā)離不開能夠在整條價(jià)值鏈上應(yīng)用它的功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，它可以將數(shù)字化雙胞胎用于規(guī)劃和設(shè)計(jì)產(chǎn)品、機(jī)器和工廠，以及操作產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)。這能幫助用戶更加靈活高效地采取行動(dòng)，并讓生產(chǎn)制造更加定制化。

Electra Meccanica公司的一個(gè)由年輕工程師組成的精英團(tuán)隊(duì)僅用了兩年時(shí)間就設(shè)計(jì)、仿真和制造出了一種新型電動(dòng)汽車，而這要?dú)w功于數(shù)字雙胞胎。

益處多多

早在產(chǎn)品的定義和設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎就已創(chuàng)建。工程師可以根據(jù)各自的需求來模擬和驗(yàn)證產(chǎn)品屬性：例如，產(chǎn)品是否穩(wěn)定，使用是否方便？汽車車身產(chǎn)生的空氣阻力足夠低嗎？電子設(shè)備運(yùn)行可靠嗎？無論是涉及機(jī)械、電子、軟件還是系統(tǒng)性能，數(shù)字化雙胞胎都可以被用來預(yù)先測(cè)試和優(yōu)化這些元素。

同樣的道理也適用于生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎。它貫穿各個(gè)方面，從機(jī)器、工廠控制器到虛擬環(huán)境中的整條生產(chǎn)線。通過可編程邏輯控制器（PLC）代碼生成和虛擬調(diào)試，這一仿真過程可用于提前優(yōu)化生產(chǎn)，也因此可以在實(shí)際操作開始前就識(shí)別出錯(cuò)誤與故障的來源，從而防止故障發(fā)生。同時(shí)，它也可以節(jié)省時(shí)間并為定制化的大規(guī)模生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。這是因?yàn)榧词故歉叨葟?fù)雜的生產(chǎn)路線也可以在非常短的時(shí)間內(nèi)以我的成本和工作量進(jìn)行計(jì)算、測(cè)試和編程。

反過來，性能的數(shù)字化雙胞胎可以不斷從產(chǎn)品或生產(chǎn)工廠獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)。因此，人們可以持續(xù)監(jiān)控各種信息，例如來自機(jī)器的狀態(tài)數(shù)據(jù)和來自制造系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)。這樣就能執(zhí)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，以防止停機(jī)并優(yōu)化能耗。此外，一些公司使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)來開發(fā)新的商業(yè)模式，例如機(jī)械工程公司Heller。同時(shí)，對(duì)于像西門子基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere這樣的系統(tǒng)，它們的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)知識(shí)可以反饋到整條價(jià)值鏈中，直至產(chǎn)品系統(tǒng)。這為連續(xù)的優(yōu)化過程創(chuàng)造了一個(gè)決策閉環(huán)。

虛擬調(diào)試可以幫助節(jié)省大量時(shí)間。

我的產(chǎn)品和服務(wù)

通過提供完美協(xié)調(diào)和集成的軟件與自動(dòng)化解決方案，西門子數(shù)字化企業(yè)套件創(chuàng)建了一套綜合的方法，即通過使用中央數(shù)據(jù)平臺(tái)將行業(yè)的整個(gè)增值過程進(jìn)行數(shù)字化。智能工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)將提供不同生產(chǎn)模塊內(nèi)的簡便數(shù)據(jù)交換，并持續(xù)收集運(yùn)行數(shù)據(jù)。

西門子的縱深防御戰(zhàn)略確保公司能夠應(yīng)對(duì)不斷增長的工業(yè)安全要求，并能有效保護(hù)工廠免受來自內(nèi)部和外部的攻擊。從密碼保護(hù)到持續(xù)安全監(jiān)控，種種符合標(biāo)準(zhǔn)的安全機(jī)制為數(shù)字化工廠提供了可靠的定制化保護(hù)。

MindSphere也可以作為一個(gè)重要的平臺(tái)來幫助工業(yè)企業(yè)開發(fā)新的數(shù)字化業(yè)務(wù)模式。它也是西門子為工業(yè)環(huán)境提供的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化服務(wù)產(chǎn)品組合的一部分，可以為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集以及在云上傳輸和存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)提供我的安全功能。

成功實(shí)踐

有了西門子數(shù)字化企業(yè)套件，客戶現(xiàn)在就可以開始投資面向未來的解決方案，以逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0。例如，專用機(jī)器制造商Bausch+Str?bel公司將數(shù)字化作為保證其工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵。預(yù)計(jì)到2020年，該公司的生產(chǎn)效率會(huì)提高30%以上，而這僅通過其在工程環(huán)節(jié)中節(jié)約的時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)。 

同樣，作為夾持技術(shù)和抓取系統(tǒng)的全球市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，雄克（Schunk）已經(jīng)在其電控抓取系統(tǒng)組件中應(yīng)用了數(shù)字化解決方案。新的工程流程將大大縮短其項(xiàng)目時(shí)間，加快調(diào)試速度，并在建造類似工廠時(shí)大幅提高效率。

覆蓋每一層級(jí)

機(jī)器之間或其與更高級(jí)別的系統(tǒng)之間的互聯(lián)能夠幫助集中管理資源與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從而確保采購和運(yùn)營的成本效益，因?yàn)檫@意味著整個(gè)公司都可以獲得訂單數(shù)據(jù)并能在將訂單分配給組織內(nèi)部不同生產(chǎn)地點(diǎn)時(shí)制定我策略。此外，材料庫存、物流流程和工具可用情況等信息也都一目了然并能實(shí)現(xiàn)高效協(xié)調(diào)。

由于改進(jìn)了制造過程和生產(chǎn)參數(shù)的歸檔方式，數(shù)字化雙胞胎在質(zhì)量管理領(lǐng)域的潛力也同樣振奮人心。如果制造商能夠明確知道安裝了什么組件、它們具有哪些功能、在哪些產(chǎn)品中安裝以及如何安裝，他們就可以針對(duì)潛在問題作出響應(yīng)并優(yōu)化流程。西門子已經(jīng)在其位于德國安貝格的Simatic生產(chǎn)工廠中應(yīng)用了這套綜合的歸檔和評(píng)估系統(tǒng)，并在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了極低的錯(cuò)誤率。 

在流程行業(yè)，數(shù)字化雙胞胎也能幫助提高效率和生產(chǎn)率：從一體化工程到一體化運(yùn)營，西門子讓流程行業(yè)的公司能夠建立從工廠工程到運(yùn)營的我數(shù)據(jù)模型。在這一領(lǐng)域，數(shù)字化還能幫助企業(yè)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、增加靈活性以及提高效率。這使公司能夠成功應(yīng)對(duì)全球市場(chǎng)的波動(dòng)性和多樣性，并提高其生產(chǎn)率以及能源和資源效率。

Bausch+Str?bel公司計(jì)劃到2020年將工程效率提高30%以上。