數字孿生技術正在深刻改變製造業

未來只有數字化企業才能生存，智能硬體、支撐軟體和數字服務，是數字化的三大支點。這是傳統工業的軟肋，也是數字化轉型的必經之路

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本月初，亞馬遜市值超過兆美元，再次封神。它是緊隨蘋果成為全球第二個市值進入兆美元俱樂部的公司。要知道，它在第二季度的利潤，還只有蘋果的20%。就是這家利潤未必搶眼的公司，一直被視為華爾街的寵兒。從電商業務到全球第一大雲服務商，通過構建一個全新的數字生態，亞馬遜實現了前所未有的爆發性增長，建立了全新的商業格局。

物聯網引發的萬物互聯時代,正在呼嘯而來。在工業領域，人們是否可以期待同樣的數字生態和傳奇出現？美國國防部高級項目預研局DARPA曾經啟動的一個項目，就是想通過數字化技術引爆製造業，實現工業的冪指數增長。

數字化工業，正在出現令人期待的局面。

數字孿生 點亮製造業的影子世界

根據業內專家寧振波的看法，製造業正在從愛迪生的實物試錯法，走向模型仿真的一次定型法。這意味著，對應於“工業4.0”最早的概念中所提到的“智能產品”、“智能生產”和“智能服務”，數字孿生（Digital Twin，便於記憶也叫“數字化雙胞胎”，本文混用）似乎是最好的禮物。

數字化雙胞胎是將物理對象以數字化方式在虛擬太空呈現，模擬其在現實環境中的行為特徵。由於二者形成了一個閉環的互動，現實與虛擬之間的鴻溝不再。工業史上第一次，人類有機會徹底點亮一個黑暗、無言的影子世界。對於人們熟悉的產品、生產和服務，數字孿生無疑是一門重要而合手的戰略性技術。而基於數字化雙胞胎的數字企業，自然也就呼之欲出。

這張圖，最為清晰的反映了數字化雙胞胎世界中的三元結構。它實現了一個產品的終極意義：我是誰？哪裡來？哪裡去？

圖1實體和數字的交融

數字化雙胞胎完美地體現了軟體、硬體和物聯網回饋的機制，成為虛實兩界的渡船。實時運行的實體，成為數字化雙胞胎的源源不斷的營養液輸送線。

天行健 萬物皆有雙胞胎

這是一個顛覆性的變化。而對這一風向最敏感的捕捉，自然是來自全球工業風向標的漢諾威工業博覽會。今年4月份在這次全球盛會上，漢諾威最重要的主題，就是聚焦在“數字化雙胞胎”。各家企業使出渾身解數，拿出自己在數字化雙胞胎的戰略理念和實踐。

沒有一個企業的數字戰略會忽略數字化雙胞胎的作用。SAP Leonardo平台為數字化雙胞胎引入了一個雲解決方案“預防性工程洞察力”。利用新並購的軟體，評估分析從傳感器來的壓力、張力和材料數據，從而幫助企業加大對設備的洞察。

這是一個雙進化的過程。然而，這並不是IT獨自的勝利，這也是機械製造行業的狂歡。數字化雙胞胎正在成為一個企業走向數字化進程的標配。德國夾具公司雄克Schunk有5000多個標準產品 ，都將配置一個數字化雙胞胎。在去年一家工廠的先導項目中，已經有50多個零組件建立了數字化雙胞胎，並且實現虛擬安裝和遠程跟蹤。而在未來，對於要交付的產品，數字化雙胞胎可能會先於實物到達客戶手中。

圖2 夾具的數字化雙胞胎

數字技術的快速發展，使得虛擬的數字太空開始透入了明亮的光線。數據不再是隱形的羽毛，而是顯性的翅膀。這些數據就像是人體的蛋白質，重新表達之後，形成了活靈活現的數字化雙胞胎。沒有任何力量，能夠阻止物理世界對數字太空的向往，在後者抽象的太空中，物理實體開始不顧一切地複製自己。

地勢坤，數字化身正當時。

數字交付引發組織衝擊波

等等，數字化，是不是早已經是一個陳詞濫調？在過去幾年來一直做的，難道不都是在推進數字化嗎？

很不幸，事實並不是這樣。

富比士雜誌在2018年初討論企業在發展數字化時，尖銳地指出它的緩慢發展。谘詢公司凱捷在對1338名高管進行的調查顯示，數字轉型比人們最初想象的要複雜得多。“六年來，組織已經有很多時間來建立能力和經驗，推動數字轉換。人們自然會期待數字化的掌握水準，此刻會比2012年時有所提高。然而，我們的研究卻發現了相反的情況。至少不是一個明顯的進步 。”

很顯然，數字化的演變尚未取得突破性的進展。然而，這種緩慢變化的背後，正在醞釀著全新的風暴。

Gartner預測，到2021年有50%的大型企業都會使用數字化雙胞胎。數字化雙胞胎意味著企業要開始實現一種全新的商業邏輯：工業價值的數字交付，無論交付物是一件智能設備或產品，還是一座數字工廠，或是一條數字化產線。首當其衝的是，企業的首席資訊官CIO，是否被授權來獨立應付這份新任務？一家輪胎製造商，在為用戶交付輪胎的時候，必須同時交付一套數字化雙胞胎和支撐軟體。這意味著，在輪胎的合約裡面，將會出現軟體交付和數字交付。這是一次商業的變異，遠離了企業傳統資訊化的邊界。這種嚴峻的考驗，不僅涉及到了成本和經濟性的問題，而且引發了商業模式和交付方式的思考。

全新的激蕩波，需要更加縝密的應對。人們的意識，比以往任何時候，更加真切地感受到這種撞擊。工業界的思維方式，正在從天真時代、理智時代，走向科學時代：以實際演進路徑作為控制，而非“歷史教導我們”。

這一刻，正是數字化緊鑼密鼓進行的時候。

IT與OT融合 工業互聯網正當紅

工業互聯網是企業數字化轉型過程中最具雄心的一個實踐。即使有媒體和觀察家的推波助瀾，工業互聯網的深入人心，依然超過了任何人的估計。機器互聯以迅雷不及掩耳之勢，使得IT要素穩步注入企業設備運營部門（OT）。流動的數據自然是二者最重要的粘結劑。此時，觀察一個企業家的數字化理念的成熟度，最好的試紙就是他對海量數據的態度。要超越傳統業務的經營方式，管理層必須重新思考公司的結構。而IT部門和OT部門以何種方式的融合，也決定了工業互聯網之路，可以走的有多穩健。

頗具諷刺意味的是，在投入真金白金進行更新改造的許多大型企業中，智能製造和工業互聯網，依然是兩撥人馬；而IT與OT融合的戰略共識，也是處於謹慎的猜忌之中。

二者的鴻溝，仍然巨大。

打破這個僵局，不能完全靠企業內部的邊界去解決。更好的思路，是打破邊界，從廠牆之外，重新思考問題。工業互聯網，正在試圖填滿IT與OT之間的各種縫隙。與很多消費者互聯網不同，工業互聯網不會出現只有雙雄寡頭的局面。但最後能夠勝出的，依然要靠生態的力量。

從最簡單的認知來看，工業互聯網並不複雜。底層需要設備連接，中間需要各種複雜的設備管理和數據分析，而最上端的則是各種應用。一開始許多工業互聯網平台的競爭焦點，都放在底層。很快，大家就將戰場轉移到中間層。然而，對用戶真正有價值的突破，卻是來自最上層的各種場景應用。

對此，大家都心知肚明，必須鼓勵更多的夥伴進入，建立豐富的場景應用，工業互聯網平台的價值才會更大。於是圍繞著社區開發、圍繞著眾多中小企業的生態建設，開始變得熱鬧起來。GE的創新數字工坊，2017年4月在上海旗幟鮮明地開幕。作為全球生態化的一部分，它意圖帶動更多的夥伴進入數字化的平台。

西門子工業物聯網平台也在低調地進行同樣的努力。西門子基於雲的開放式物聯網作業系統MindSphere，自2016年在漢諾威首次公開亮相之後，便在各種嘗試中不斷的加速迭代。其戰略價值也日趨凸顯，成為西門子全面數字化解決方案的組成部分。最重要的是，它實現了用統一的頂層邏輯，完整地覆蓋了西門子諸多工業領域的戰略底盤。正是因為事關重大，西門子也表現了高度柔性的實用主義原則，先後落腳SAP、微軟、亞馬遜雲。而在中國，則在今年選定了阿里雲。

雲、平台、作業系統，這些在IT領域已經清晰的概念，在工業領域的邊界，還需要仔細的廓清。然而，有一點可以肯定的是，如果數據真的是石油，那麽西門子期望MindSphere就像是神奇的總閘門，哐當一聲（就像開瓶器開酒瓶一樣）閘門開啟，數據石油從機器裡面噴濺而出。

數字化軌道的躍升路徑

這些急於推動工業進入快速數字化軌道的公司，它們首先需要改變的其實是自己。這裡面挑戰最大的是傳統工業企業。為此，通用電氣付出了慘重的代價。它最近一年所贏得的頭條關注，幾乎都不是它前兩年閃閃發光的工業互聯網理念，而是它在組織的自我修正所帶來的地動山搖。很難說清楚大家對它近兩年的複雜情緒：工業互聯網似乎成了一副發泄華爾街投資人情緒的瀉藥，一個百年來一直廣受尊敬的企業巨人，被搞的搖搖晃晃。業界也無不跟著目瞪口呆：工業互聯網這條最具典型意義的數字化之路，真的是如此顛簸嗎？

這可能只是一個孤例。能源市場意外走低、執行力不足，其實都是造成GE股價持續大跌的重要原因。而即使如此，當下的GE仍然沒有放棄數字化戰略，它只是需要暗自收縮前CEO不顧一切所許諾下的邊疆。過於激進，恐怕是這個工業老司機最不該犯下的錯誤之一。

然而，這些都不重要了。從行業發展趨勢來看，工業互聯網也不再需要旗手了：人人都在爭當旗手。數字化也不需要標杆了，家家開始爭著上賽道。

這背後，首當其衝的就是軟體的力量。

全球最大的軍火製造商洛克希德馬丁，可並不是只在為美軍製造戰機。它正在為美國軍方的未來作戰理念——網絡中心戰NCW——建立一個武器全集成平台。所有武器無論是飛彈、無人機還是匹馬單槍，都是無縫接入。這，才是未來的武器之王。而這個製造巨頭，正是世界上最大的軟體企業，以代碼數量而言，超過微軟。依靠著無處不在的軟體和數字技術，洛克希德馬丁推動自己成為一個數字化企業，也在成就美國軍部的豪言，“沒有一個士兵是在孤軍作戰”。同樣在工業領域，沒有一台機器是孤立作業，它們彼此相連，與數字化雙胞胎相連。

鍛造這樣的工業世界，似乎才是工業巨頭的真正歸宿。GE的前CEO伊梅爾特最廣為流傳的是：“GE一夜醒來，成為一個軟體公司”。這句話，恐怕還是混淆了IT化和數字化的區別。後者是根植於工業本身，與純IT還有一定距離。正如他在演講中透露出的片斷中所暗示的那樣，伊梅爾特應該是受到了太多來自微軟員工的IT理念的影響。

頗具戲劇意味的是，GE原來設定的在2020年成為全球十大軟體公司的目標，被西門子悄悄地實現了。在過去十年中，西門子以超過110億美元的收購規模，大幅擴大了其在軟體上的投資組合。這個疾風暴雨般的疆土擴張，使得西門子成為歐洲僅次於SAP的第二大軟體供應商。

深海侯門，一腳跨入。擁有37.7萬名員工的西門子，軟體工程師比例已經達到了7%。2017財年，西門子數字化服務和軟體業務營收已經超過52億歐元，數字化工業豐厚的未來，已經近前來報。

在2014年的“2020願景”規劃中，西門子就開始明確地區分了電氣化、自動化、數字化三大領域，並組建了數字化工廠集團。而四年之後的2020願景再出發的時候，西門子再度大跨一步，“數字化工業”赫然成為三大“運營公司”之一，與“天然氣與發電”、“智能基礎設施”並列 。幾年前被分離出去的過程工業與驅動集團，重新與數字化工廠集團合並。數字化工廠集團四年前跨出的一大步，現在已經站穩根基，成為未來工業的支柱。

這次新成立的數字化工業公司的核心仍然是自動化，但它將更加專注於能夠從數字化中獲益最多的先進硬體和軟體。而工業控制產品和低壓開關及控制裝置，則被重組到新的智能基礎設施公司，與那些用於樓宇控制和數字電網的產品重新組合。

十年時間，西門子成為一家全球Top10的軟體公司。而四年之內的兩次大調整，西門子正在用實踐表明，軟體公司並不是它的歸宿。在數化轉型的路線上，西門子為別人鳴槍，也為自己發出了起跑口令：從工業巨頭走進軟體企業，再到數字帝國。這，才是工業巨頭最向往的自由之地。

數字化不是有待鎖定的電台信號，不是北京正南3000公里的颶風，而是滿格的手機信號，是撲面而來的熱浪。企業數字化不是趨勢，而是現實。

IT的平民時代

數字化之戰既然已經打響，炮火最密集的戰場，自然落在了應用層。每一個製造企業，都在尋找讓行業知識更容易地被用戶所使用的方法。而工業APP，成為IT與OT融合的最佳場景，也是數字化轉型的重要一環。

工業APP的建設，是每個工業企業，在面臨數字化轉型都需要思考的問題。換言之，設備運營很重要，資訊化部門也很重要。那麽一個微妙的問題出現了：IT與OT，到底誰管誰？在實際的企業中，OT是一個很強勢的傳統部門，在數字化改造過程中，這一關是資訊化部門很難逾越的。而替OT找到快速入門IT，無疑是一個障礙最少的的路徑選擇。

總有聰明的先行者，搶先去解決這樣的問題。一家成立於2005年，天生基於雲架構，而且提供低代碼應用的程式開發供應商，就是為了簡化最終用戶的物聯網應用程式開發。不懂IT的OT人員可以快速上手，輕鬆構建應用程式，這樣工廠大量的知識將可以直接進行開發。

很難理解這樣的公司，一開始是如何在逼仄的太空中，存活下來到今天。但在當前數字化正當時的時代，它成功卡位。而西門子在今年，則非常低調地收購這家叫做Mendix的公司。其實也不低調，畢竟是6億歐元現金。只是大家對Mendix不太熟悉，並未給出相應的關注。

嚴格意義上講，這次並購是一個跨界的並購。它跟西門子其它任何一次的軟體並購，都不相同。這次並購背後，不是IT的理念，不是資訊化的拓展，而是數字化的信念。面向OT的IT，意味著在數字化的時代，也是一個平民IT化的時代。

工業互聯網正當紅，IT與OT融合恰逢其時。

小記：你要哪裡去

數字化，首先看到的是成本。這是每個企業最為猶疑的地方。這讓人想起戰國時期的一場投入產出比的經典激辯。為了疲勞秦人，勿使伐韓，韓國著名的水利專家鄭國上計給秦王開辟運河。在意圖被發現之後爭辯說“始臣為間，然渠成亦秦利也”。這段成功地辯解最後成就了舉世知名的“鄭國渠”。因了這條運河，關中為沃野，而秦則得以富強。

未來，只有數字化企業才能生存、才能攫取財富。智能硬體、支撐軟體和數字服務，是數字化的三大支點。這是傳統工業的軟肋，往往不能同時駕馭。然而這是必經之路。基於數字化之上的數字工業生態，才是未來工業財富的根本保障。

儒生去朝廷，道僧入山林，墨子訪平民 。企業數字化，你要哪裡去？

作者簡介

林雪萍：南山工業書院發起人，北京聯訊動力谘詢公司總經理