数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验
文/埃森哲
未来的“生力产品（LivingProduct）”，将分为两部分，一个是实体，另一个是实体的数字孪生体。数字孪生正是让产品“生生不息”的关键。
随着新兴的数字化技术层出不穷，定制化、智能互联、产品即服务等新的产品和服务模式越来越普及，客户也变得越来越挑剔，他们对产品体验的期待被提升到前所未有的高度。根据2017年埃森哲全球消费者调研，在更换品牌的消费者中，有64%是为了追求更贴近自身需求的产品、服务和体验，随着时间的推移，这一比例还将不断攀升。
缺乏品牌意识，生产经营观念陈旧。在卧龙区，农产品的生产经营多数是交由专业的农业合作组织或者农业企业、种植大户、家庭农场来负责，虽然他们对于无公害认证或者注册商标很是热衷，却很少花精力去经营。对于农业企业来说，生产无公害产品是强项，而推广宣传无公害品牌却是弱项。由于品牌经营观念陈旧，推广力度有限，导致本地区很多人都不知道企业经营的品牌。而没有品牌知名度、没有市场影响力，无公害品牌或商标最多就是个名字。
面对这些挑战，企业需要提供更为个性化的客户体验，并能根据客户需求的变化持续地调整和优化产品，始终与客户保持高度的关联度，我们称这样的企业为“生力企业”（Living Business），称这样的产品为“生力产品（Living Product）”。但要实现这个目标，企业需要克服重重障碍：
一方面，管理者特质和内部控制机制形成协同作用共同维护企业发展的目标和运营基础。另一方面，企业管理者结合内外环境对企业发展战略内控结构进行综合优化，维护内外信息资源的时效性，并且保证企业研发水平、经营水平以及人力资本管理效率都能顺应时代发展趋势，真正意义生提高企业的市场价值，为企业可持续发展奠定基础。
障碍一：要打造以客户为导向的新体验，企业需要更加敏锐地捕捉到客户需求的变化，并有能力快速地应对变化。例如产品迭代的速度加快，生命周期缩短，产品的开发和制造流程需要提速并具有高度的适应性。
障碍二：个性化的产品会让产品的复杂性上升，需求波动的不确定性更大，对产品的设计、供应链、制造都提出更高的要求。
障碍三：要更快更好地满足客户需求，企业需要开展更加密切的内部协作以及更开放的外部协作。
数字孪生（Digital Twin）正是帮助企业克服这些挑战的有力工具。通过建立物理产品的数字映射，并基于产品使用过程中产生的数据形成闭环反馈和优化，“数字孪生”能全面提升产品的全生命周期管理，打通研发、供应链、制造、营销等不同职能部门和数据孤岛，乃至企业的生态系统，时时刻刻感知客户的需求，驱动高效、互联、以客户为中心的运营模式，提升产品体验，降本增效，推动增长。
什么是数字孪生
数字孪生是指物理产品在虚拟空间中的数字模型，包含了从产品构思到产品退市全生命周期的产品信息。这个“双胞胎”不仅与它真实空间中的孪生兄弟形似（包含产品规格、几何模型、材料性能、仿真数据等信息），能模拟产品实际运行，而且还能通过安装在产品上的传感器反馈回来的数据，反映产品运行状况，乃至改变产品状态，所以它将“表现”得与真实产品一模一样。
图 产品管理的进化
例如，飞机制造企业在飞机的研发阶段，就可以利用飞机的数字孪生模拟所需要的各种验证和测试，减少飞行试验的次数。当航空公司接收飞机时，每一架飞机都可以伴随着它自身对应的数字孪生体，并把飞机的真实飞行参数、表面气流的分布等数据通过传感器反馈输入到模型中；通过分析这些数据，可以预测潜在的故障和隐患，降低发生飞行事故的概率。
数字孪生概念的诞生可追溯到2002年，随着云计算、物联网、人工智能、VR/AR等新技术的飞速发展，数字孪生得以逐渐从概念变为现实，使它在这两年一跃成为了数字化领域的“红人”，备受瞩目。相较于传统的产品生命周期管理和仿真技术，数字孪生有这些新的特点：
在近年来数字化的浪潮下，绝大多数企业的信息化都已经达到一定水平，但大多系统架构复杂，产品生命周期数据被分散在多个系统中。根据埃森哲调研，近3/4的高科技企业感到被过多的数据淹没，不知从何着手梳理数据并从中挖掘出价值。而数字主线可端到端地在流程与系统间穿针引线，助力企业在其生态系统中构建一个互联的产品信息网络，打破企业内部藩篱，加强与外部供应商的协作，整合产品全生命周期的数据资源，为数字孪生的应用创造条件。
持续。数字孪生和物理产品之间的互动是不间断的，贯穿产品的全生命周期，能持续地推动产品的优化，改善客户体验。
教学内容方面 以核心素养培养为目标的高职大学英语教学新模式要求教学内容选择体现语言能力培养、学习能力培养、思维品质培养和文化意识树立等核心素养。因此，教学内容选择可以按照项目化划分常见的英语交际情境，选取日常生活中或商务活动中使用的英语话题作为教学内容。这样在高职大学英语教学中，学生从教学内容中获取的不仅仅只有语法和词汇，还有英语语言能力、自主学习能力、跨文化交际的文化意识和思维品质等综合能力。
开放。通过数字孪生收集到的海量数据，单靠企业自身的力量来分析和挖掘其中的价值是不够的，企业需要将数据对第三方开放，借助外部合作伙伴（包括中小初创企业）的力量充分挖掘数字孪生的价值。
可以说，数字孪生让企业能将产品变成一个动态的平台，持续地感受客户需求，在合适的时间和合适的场景，采取合适的行动，为客户提供更好的产品和服务，推动企业核心流程及客户体验的颠覆性升级。
数字主线与数字孪生
当我们谈论数字孪生时，就不得不提到数字主线（Digital Thread）。数字主线是贯穿于公司各个职能部门和产品生命周期的信息流，涵盖产品构思、设计、供应链、制造、售后服务等各个环节，乃至包括外部的供应商、合作伙伴和客户产生的数据，使其能对产品及其运行提供全景的动态信息，赋能数字孪生的开发和更新。
双向。物理产品和数字孪生之间虚实交融，实现双向的闭环信息反馈。数字孪生不仅是个静态的数字模型，而且能收集物理产品的运行数据，乃至能对物理产品实施控制，改变产品的状态。基于这些数据，企业可以围绕客户的需求来提升产品的设计、供应链、市场营销、售后服务等方方面面。
采用SPSS 18.0统计学软件对数据进行处理，计量资料以“±s”表示，采用t检验，计数资料以百分数（%）表示，以P＜0.05为差异有统计学意义。
数字孪生必须有数字主线向其输送数据这一“血液”，只有这样数字孪生才是“具有生力的双胞胎”，并且能够始终保持实时性或准实时性。例如，根据某手机产品设计时的数据创建了该模型的数字孪生，却在后续的生产、物流、销售、维保等环节未能及时反哺数据，则这个数字孪生是死的，与传统的CAD与仿真没有实质区别。
优化产品生命周期管理，提升客户体验
数字孪生能有效提升产品生命周期管理的经济性和有效性，为客户带来更佳的体验，主要体现在以下几个方面：
1.更新： 推动产品和商业创新
数字孪生可以成为一个创新的测试沙盒，让很多原来由于物理条件限制、必须依赖于真实的物理实体而无法完成的操作得以实现，如模拟仿真、批量复制、虚拟装配等，成为触手可及的工具，激发人们去尝试新的产品创意。企业可以将数字孪生结合人工智能技术产生更好的产品创意，如利用生成式设计（GenerativeDesign），根据客户要求和现实的约束条件，由人工智设计出新的产品概念；并根据产品原型的测试数据和客户反馈及时调整产品的功能目标，完善产品概念。设计工程师随后可通过数字孪生进行设计迭代和优化，最终实现产品目标（例如重量、成本、功能、上市时间、可维护性等）。通过数字孪生，还可以做到沉浸式设计审核，通过提供协作式虚拟和增强型现实体验，使得产品相关方能够详细审核概念/设计，缩短审查周期，降低审核成本，减少审核频率。
此外，通过数字孪生还可创造新的商业模式，如按产品运营效果付费，或是提供软件类/授权类服务、咨询服务、物联网金融与保险服务等，对那些希望向平台模式发展的企业来说，数字孪生是帮助其实现梦想的有力推手。
2.更快：快速响应客户需求
现今产品迭代速度越来越快，在激烈的市场竞争中，领先一步将新技术/服务推向市场，才有更高机会获得更大的市场占有率。而传统产品原型设计及验证需要生产出物理产品，并对产品的性能及制造过程进行验证，且通常需要重复多次，仿真技术的出现虽然简化了产品开发流程，但产品实际运行数据的反馈很少甚至几乎没有，产品的迭代优化仍然耗时耗力，个性化的产品趋势更是提升了产品设计和制造的复杂性。
有了数字孪生技术，可以提高研发、制造和供应链的适应性和灵活性。在生产出物理产品之前，建立产品的虚拟原型，对产品和制造过程进行仿真测试和验证，如利用硬件和软件工程数据来查找产品的设计缺陷或软件缺陷，还可以加快供应商整合的流程，对新的零部件进行模拟验证，看能否达到预期效果。更重要的是能收集到产品在客户端运行时的数据，并及时根据客户的需求对产品进行相应的调整，在虚拟原型上快速验证。此外，还可以模拟测试产品的可制造性，并在购买昂贵生产设备前对制造布局/工艺设计进行优化。对员工来说，可以通过数字孪生随时随地访问产品最新相关数据，及时获得操作反馈，从而提升效率。
图 产品孪生及主线示意
如此一来，整个产品开发周期缩短，成本降低，且更具灵活性，能更及时地响应客户需求变化，更从容地应对需求波动。
2.构建数据平台：夯实基础
3.更好：提升产品购买和售后服务体验
液体饲料饲喂系统主要包括计算机控制系统、空气压缩系统、储料塔、储水罐、混合罐、电子称重装置、饲料泵、输送管道、阀门和下料口等。在实际生产中，上述每个设备和设施的清洗、消毒均为日常工作。国外进口液体饲喂设备自动化程度高，饲料卫生安全方面风险小。近年来国内也出现一批国产设备，成本大大降低，液体饲喂的卫生状况是影响其推广的关键因素。液体饲喂系统一般采用酸+碱、循环冲洗、消毒剂、臭氧消毒等多种清洗措施，可以确保猪的食品安全，但需要节约用水和用电。
4.建立公寓管理模块。学校现有一个公寓管理系统，由于系统开发时间较早，各项功能无法满足公寓现在的日常管理需求，多年来闲置不用。公寓承担学校培训学员的住宿任务，负责学校住宿费的收缴工作，是培训管理工作的重要补充。将其日常管理纳入网上平台十分必要，能方便各部门、学员及时了解房源情况，合理安排学员住宿。将住宿费收缴情况与培训班（项目）建立链接，实现培训班（项目）的住宿费网上统计，使培训单项目考核更加全面。
数字孪生可提供沉浸式和差异化的购买体验来推动与客户的互动。营销内容将根据最新的工程数据自动生成，并且可适用于多种媒介（网络、视频等），并能根据客户选择的配置动态生成VR/AR体验，让客户能体验产品及其与环境的互动方式。例如，将工程数据转换为真正沉浸式的产品体验和虚拟应用，使得汽车用户可通过交互式应用定制化选择汽车外观与内饰，360°旋转汽车，为消费者带来全新的汽车体验。
对销售人员来说，他们还可以实时查看最新的产品型号，并根据产品生产的实时状况（比如因某个零件供应问题导致产品交货推迟），为客户配置最优订单。
绣娘是整个贸易模式中的生产者，也是传统藏绣的直接传承人，她们肩负着传承传统文化的使命。藏绣公平贸易模式的开展可以吸引更多的当地妇女加入刺绣的行业，用经济效益刺激绣娘提高产出，生产者和供应量提升的同时还可以提高当地绣娘的技艺，更重要的是绣娘可以为家庭创造额外收入，提升家庭地位，并且扩大了自己的人际交往范围，丰富了自己的朋友圈，提升自我的形象气质和文化艺术修养。
售后市场服务是制造企业一大重要收入来源，特别是对航空航天、装备制造业、汽车等长生命周期的大型设备制造行业格外重要。但在售后服务市场，制造企业不但要与第三方服务提供商进行激烈竞争，还往往因为缺少产品运行状况的信息，难以及时主动地提供客户需要的服务。有了数字孪生后，企业可开展健康管理、远程诊断、智能维护等售后服务。例如，企业能及时对产品的功能实施远程更新、升级和修复；并通过对产品运行数据的分析，提供预防性维护等增值服务；基于人工智能的服务人员可以提升服务应答速度，减少服务呼叫频率，提供更好的服务；用户也可通过账户自主调度服务，获取设备参数和备件实时库存。
迈向数字孪生
作为一门新兴的技术，数字孪生获得了业界众多的关注。但要成功实施数字孪生绝非易事，而是一个渐进的过程。这个过程大致分为下面四个阶段：
阶段一：探索未来业务愿景，开展试点。
阶段二：稳步推进，侧重于建立基础，提升内部效率，及有选择地实现某些战略性目标。
云南农垦集团以乡村振兴战略为抓手，瞄准“绿色食品牌”，整合资源、拓展业务，努力发展成为保障重要农产品有效供给的国家队。通过近几年的积极培育，龙头企业效应日益凸显，成为有效供给蔗糖、果蔬、茶叶、咖啡、花卉、马铃薯、坚果等农产品的重要企业，集团成为农业产业化国家重点龙头企业，多户所属二级企业荣获省市级农业产业化重点龙头企业。在地方农业及经济发展中，真正起到了龙头带动作用。
阶段三：采用新技术来规模化地推进数字孪生的应用，在苦炼内功的同时，让外部合作伙伴及客户也参与进来。
构建数字孪生，需要开辟各系统间的数据通道，对现在的、历史的、分散的业务数据进行钻取和整合，为不同的应用场景提供支撑，这需要建立综合性的数据管理平台。
在这个过程中，我们认为以下四大要务是关乎数字孪生成功的关键：
1.做好能力规划：有的放矢
数字孪生的实施需要相当大的投资，并非适用于所有企业，需“谋定而后动”，识别真正能够带来商业效果的能力点进行发展，逐步实施，确保投资回报率。大多数企业了解数字孪生后，都会认可这个具有前瞻性的概念，但可能又觉得无从着手。毕竟这需要大量投资，需要横跨内部各部门甚至外部伙伴的协同，时间跨度大，是否要实施，从何处开始推进，这需要审慎决策。
首先，需要对企业进行面向数字主线与数字孪生的能力诊断，明确产品全生命周期各个方面能力的成熟度。再运用设计思维（Design Thinking），定义战略性的产品生命周期管理愿景，识别出为实现愿景需要具备的能力点。再与现状对比，即可清晰的规划出应该构建的能力及相应的优先级。
排种器是大蒜播种机的核心部件，其工作质量将直接影响大蒜播种的效率，因此有必要重点研究一下大蒜播种机的排种装置。本研究的目的是通过对蒜瓣外形特征参数进行测量并统计分析，研究设计了一种倾斜圆盘转勺式大蒜播种试验装置，并通过试验确定它的参数和结构形式，确定工作效果达到最优时，转速和取种盘倾斜角度的最佳组合。
不过，我们也不能忽视的是，数字孪生固然美好，但并不适合所有企业。如不能为企业带来实际价值，则失去意义。根据埃森哲的经验，从现有痛点/风险、高价值产品入手，能实现最大价值。举例来说，给自行车创建数字孪生，虽然会实现产品服务的提升，但其带来的额外收益难以平衡相应的投资；但如果是高价值、高复杂度、售后服务市场潜力大的产品，例如飞机发动机，数字孪生必能带来潜在价值。事实上，航空业就是数字孪生应用最早、最为广泛的行业。所以企业进行规划时，需要对ROI进行量化，以价值为导向，进行决策。
司法所是法治建设的根基。只有把根基建好、把基层做实，才能真正落实和践行“四个意识”。新时代的司法所建设，要全面提升政治高度，站在全面依法治国的全局来认识，司法所工作决不仅仅是具体的业务工作。加强司法所工作，要坚定“四个自信”，正如习近平总书记指出的，“只要路走对了，就不怕遥远。”加强司法所建设符合中国实际、具有中国特色，这是一条经实践证明和历史检验的成功道路。无论是从中国法治发展进步的历史，还是从中国文化源远流长的历史来看，都要坚定这种自信，坚定不移推进司法所建设、强化司法所工作，这就是当前和今后一个时期加强基层法治建设、推进全面依法治国、促进社会文明进步的必由之路。
图 数字主线与数字孪生带来的商业价值
图 构建数据平台的四个维度
中国领先的造船企业江南造船厂基于“单一数字模型”核心理念，用三维体验平台进行数字化设计和VR建造模拟，提前进行空间可达性、设备可操作性和可维护性评估，从源头上提升设计质量，增强用户体验，并通过智能生产终端以三维模型直接指导生产建造与管理。其设计的改单量约为同类型船舶的40%，工程进度也显著提升，原计划3个月的搭载周期仅花了31天。
阶段四：和生态圈的合作伙伴一起，运用数字孪生来实现成果导向，打造新的商业模式。
由于数字孪生覆盖了产品的全生命周期，需要大量的数据支持和系统实施，及公司内外系统间的协同，因此数据治理是非常关键的因素。传统意义上来说，数字孪生并没有“唯一”的负责人。数字孪生所需的数据来源于企业的各个部门，他们对各自拥有的数据负责。为了整合数据，企业可以考虑设立首席数据官或者数据委员会。这个职位或委员会应该独立于IT部门和业务部门，负责整个企业的数据治理、数据格式和数据标准，与企业的各个部门以及外部的合作伙伴协调如何获得这些数据。
此外，这些系统有些是已经存在的，有些是需要构建的，那么未来的信息化、数字化的路如何走，不能贸然而为，一下子完成所有投资是不现实的。企业需要根据上述能力的诊断结果，结合公司整体数字化转型升级战略，全景考虑各个能力/系统/流程的紧迫性、协同性、制约性、短期回报等方面，来逐步完善数字化基础，实现端到端的流程、数据、系统的顺畅连接。
3.从消除内部壁垒到建立外部生态：协同是关键
数字孪生的发展是从分散的数据、独立的企业部门，迈向不同部门之间以及生态圈的整合，实现成果经济。在这个过程中，协同是关键。公司价值链的各个环节通常是各司其职：产品设计、工艺设计、零部件采购、制造、仓储、物流、销售、售后，依次线性向前推进，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个环节内，但产品的最终客户体验，却是由所有环节共同决定的，这种部门间的壁垒阻碍了产品的开发和优化。
所以，要成功部署数字孪生，首先要打破部门之间的壁垒，消除组织孤岛和信息孤岛。创建数字孪生需要建立贯穿企业价值链的多条数字主线，其前提是要去除各环节间的藩篱，形成跨部门的组织架构和流程，来确保数字主线之间畅通的数据传输。再者，数字孪生的实施还需要各部门之间的密切协同，如通过分析数字主线传来的数据，发现某特殊设计对产品性能和客户体验影响不大，但是采购上复杂度或是成本高，都会影响定价和产品的可靠性，这时研发部门就可与供应链部门一起平衡设计的独特性与供应链成本效率之间的矛盾；此外，IT和OT的融合至关重要，IT部门不只是作为中后台提供支持，还需要融入第一线，与业务部门携手，挖掘数据价值，进行分析和模拟，提供用于优化产品的洞见。
要实现跨部门的协作，首先需要高层领导的全面支持。产品的改善很可能会牵涉到零部件的变动，那么此时需要企业与供应商高层统一战略目标，进而打通数据连接。此外，需要构建跨部门团队（如上述的首席数据官或数据委员会），并确立明确统一的、各职能部门都认可的标准及目标，推动各个部门执行。这样才能够实现价值链的产出最大化，而非单一的职能优化。
此外，数字孪生虽然是个闭环的回路，但其发展的终极目标是建立一个开放的平台，以充分发挥数字孪生的价值，而这单靠企业自身的力量是远远不够的。企业需要和包括中小企业在内的生态伙伴有更密切的合作，如通过互联平台和API将数据开放给第三方开发者，推动生态圈伙伴共同参与创新；此外，这个平台还需要能将工业物联网、人工智能、大数据、VR/AR等技术很好地融合进来，才能满足不同的应用场景。
4.人机合作：维系安全
物联网智能节点与底层模块433 MHz无线射频通信，433 MHz与2.4 G相比具有穿透力强、传输距离远、抗干扰能力的优点，避免了布线的困难，无线通信模块选用CC1100芯片，与主控芯片USART1连接。
由于数字孪生能对物理产品实施控制，改变产品的状态，可能会产生安全风险。如自动驾驶状态下的汽车和飞机，如果数字孪生作出错误的判断并执行控制，又没有完备的人为干预机制，可能就会危及人身安全，造成不可弥补的灾难；或者数字孪生对设备的运行状态发出错误的指令，导致其宕机，影响产线的正常运作，给厂家带来损失。
所以，如何使用数字孪生体所包含的产品实时的完整信息，建立有效、安全并且可靠的数字映射，比建立数字孪生本身更为重要。在这个过程中，企业必须注重构建数字孪生的安全防范手段，同时，亦不可忽视人为干预机制，人机协作才是最佳模式。
养殖户反映患病牛发病较为突然，发病初期表现为精神萎靡不振，鼻镜干燥，采食量下降，随着病情的发展，患病牛食欲废绝，反刍减少，直至停止，从口腔中分泌出粘稠的唾液，存在明显的酸臭味。牛会出现间歇性鼓气，自主收缩能力减弱，瘤胃蠕动能力减弱，用手触摸瘤胃，内部充满粘腻感、呈粥状的内容物，触诊瘤胃内容物松软，患病牛胃部存在疼痛感，用手轻轻按压瘤胃存在指痕。患病牛排便量逐渐减少，粪便干硬呈现深褐色，排出的粪便呈现球状，有时在粪便表面附着大量粘液。
埃森哲所著的《机器与人》一书中，提到人机协作应该有个“维系者”的角色，这个维系者能确保数据质量，标记误差和机器的错误判断，用批判性思维看待人工智能，在人工智能系统做出不恰当行为时进行适当干预等，以确保人工智能系统有益无害。所以，在数字孪生的应用中，也可以设置类似的角色，确保数字孪生的安全运行。
为比较不同微物理方案和积云参数化方案对湖北及周边暴雨预报的影响,选取湖北地区夏季12次暴雨过程进行回报,并选取较优方案对其中一次个例,从水汽和云微观结构角度做进一步具体的分析,随后又通过简单集合平均开展集成试验,以获得更好的预报结果。通过对不同方案以及集成结果的评估,得到如下几点结论:
数字化企业的本质就是数据驱动的企业，而数字孪生正是实现数据驱动的关键推手，在企业数字化转型历程中发挥着关键作用。虽然数字孪生仍然处于应用的早期，其发展和物联网、人工智能、扩展现实（XR）等技术的成熟和普及也息息相关，随着这些新兴技术的发展和融合，数字孪生会在越来越多的产品上得到应用。我们相信，未来供应商在交付一个产品时，交付一个数字孪生将成为标配。
埃森哲
埃森哲是全球最大的管理咨询、信息技术和业务流程外包的跨国公司之一。
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