【導(dǎo)語】 隨著工業(yè)4.0及中國制造2025戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，德國巨頭“數(shù)字化雙胞胎”勢(shì)必會(huì)引發(fā)新一輪的數(shù)字化制造風(fēng)潮，同時(shí)對(duì)全球制造業(yè)的數(shù)字化發(fā)展都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
新的市場(chǎng)格局下，全球制造業(yè)都面臨著提高效率和靈活性，以及縮短產(chǎn)品上市周期等挑戰(zhàn)。
作為工業(yè)4.0的主要發(fā)起者，基于對(duì)未來制造“數(shù)字化”理念的詮釋，西門子推出的“數(shù)字化雙胞胎”（Digital Twin）的概念及解決方案，讓制造企業(yè)可以有效利用數(shù)字化工具提升競(jìng)爭(zhēng)力。
德國巨頭的數(shù)字化雙胞胎之路——
2016年，西門子首次推出“數(shù)字化雙胞胎”（Digital Twin）的概念及解決方案；
2017年，西門子以“數(shù)字化雙胞胎”為核心的數(shù)字化企業(yè)解決方案入選2017“世界智能制造十大科技進(jìn)展”；
2018年，西門子在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)中以“實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)——正當(dāng)時(shí)！”為主題，再度對(duì)外推介“數(shù)字化雙胞胎”；
而此前剛落幕的2018深圳機(jī)械展，西門子針對(duì)華南地區(qū)的機(jī)床企業(yè)，打造“機(jī)床數(shù)字化制造”主題，重點(diǎn)展示了“數(shù)字化雙胞胎”與機(jī)床行業(yè)的關(guān)聯(lián)。
而今，隨著工業(yè)4.0及中國制造2025戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，德國巨頭“數(shù)字化雙胞胎”勢(shì)必會(huì)引發(fā)新一輪的數(shù)字化制造風(fēng)潮，同時(shí)對(duì)全球制造業(yè)的數(shù)字化發(fā)展都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
數(shù)字化雙胞胎是什么
“數(shù)字化雙胞胎”將如何改變制造業(yè)的未來？
首先，我們要理解“數(shù)字化雙胞胎（Digital Twin）”是什么。其實(shí)，
這個(gè)概念最早是被使用在美國的軍事和航空領(lǐng)域。因?yàn)樗刃蜗笥趾糜洠芸炀统蔀檎務(wù)摴I(yè)4.0的流行詞匯。它是一種擬人化的說法，分指現(xiàn)實(shí)世界以及利用數(shù)字化技術(shù)營造的與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)稱的數(shù)字化鏡像。
如果以家用電腦為例，Word文檔和打印出來的文稿就是一對(duì)雙胞胎。以導(dǎo)航軟件為例，城市中的實(shí)體道路和軟件中的虛擬道路也是一對(duì)“數(shù)字化雙胞胎”——人們?cè)趯?dǎo)航軟件中模擬交通場(chǎng)景，做出最佳出行決策，就是”數(shù)字化雙胞胎”技術(shù)在日常生活中的一種應(yīng)用。
在企業(yè)運(yùn)營中則會(huì)出現(xiàn)三對(duì)“數(shù)字化雙胞胎”。
在產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域，可以虛擬數(shù)字化產(chǎn)品模型，對(duì)其進(jìn)行仿真測(cè)試和驗(yàn)證，以更低的成本做更多的樣機(jī)。
在生產(chǎn)管理領(lǐng)域，可將數(shù)字化模型構(gòu)建在生產(chǎn)管理體系中，在運(yùn)營和生產(chǎn)管理的平臺(tái)上對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度，調(diào)整和優(yōu)化。
在設(shè)備管理領(lǐng)域，我們可以通過模型模擬設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電器的聯(lián)動(dòng)。
西門子“數(shù)字化雙胞胎”
2018年，西門子在SIMM智能制造智慧工廠主題會(huì)議中，指出數(shù)字化雙胞胎是西門子數(shù)字化企業(yè)解決方案的核心理念。
西門子“數(shù)字化雙胞胎”理念便涵蓋了“產(chǎn)品數(shù)字化雙胞胎”、“生產(chǎn)工藝流程數(shù)字化雙胞胎”和“設(shè)備數(shù)字化雙胞胎”，可覆蓋從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)執(zhí)行，直到服務(wù)的全價(jià)值鏈的整合及數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在虛擬環(huán)境下完整真實(shí)構(gòu)建整個(gè)企業(yè)的數(shù)字虛體模型，在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造執(zhí)行環(huán)節(jié)之間形成一條雙向數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)協(xié)同制造和柔性生產(chǎn)。
數(shù)字化雙胞胎的工作原理
數(shù)字化雙胞胎的工作原理可以高度概括為以下幾個(gè)步驟：
● 準(zhǔn)確的將現(xiàn)實(shí)世界以數(shù)字化的方式表達(dá)出來；
● 利用數(shù)字化使得現(xiàn)實(shí)和虛擬世界無縫連接；
● 創(chuàng)造一個(gè)產(chǎn)品/流程/設(shè)備的數(shù)字孿生模型；
● 模擬/仿真/分析/虛擬調(diào)試現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)生的問題或未知的領(lǐng)域；
● 回到過去，解決問題；預(yù)測(cè)未來，減少失?。?/span>
● 將產(chǎn)品創(chuàng)新以及制造的效率和有效性提升至全新的高度；
● 準(zhǔn)確的將現(xiàn)實(shí)世界以數(shù)字化的方式表達(dá)出來。
“數(shù)字化雙胞胎”已經(jīng)被應(yīng)用在了西門子工業(yè)設(shè)備Nanobox PC的生產(chǎn)流程里。通過這臺(tái)神奇的時(shí)光機(jī)器實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)直到制造執(zhí)行的全過程數(shù)字化，并且創(chuàng)造了一條數(shù)字線程，關(guān)聯(lián)期間的所有步驟。
最終，設(shè)計(jì)可以直接轉(zhuǎn)化為實(shí)際成果，并實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃和生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)更新和同步，策略和細(xì)節(jié)都準(zhǔn)確無誤，生產(chǎn)完全按計(jì)劃執(zhí)行，績效也實(shí)現(xiàn)了最大化。
使高效的大規(guī)模定制化生產(chǎn)成為可能
“作為全球唯一能在產(chǎn)品研發(fā)與制造過程，以及工廠管理的完整價(jià)值鏈上提供‘?dāng)?shù)字化雙胞胎’的企業(yè)，西門子可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)字化，使高效的大規(guī)模定制化生產(chǎn)成為可能?！蔽鏖T子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、數(shù)字化工廠集團(tuán)總經(jīng)理王海濱表示。
西門子的數(shù)字化雙胞胎不是某一款軟件，也不是某一個(gè)平臺(tái)的功能，而是利用信息化和數(shù)字化技術(shù)，結(jié)合西門子的硬件系統(tǒng)，形成的一個(gè)解決問題的思路。
數(shù)字化雙胞胎解決問題的邏輯，就是在虛擬世界當(dāng)中，利用包括SIMATIC IT、PLM TEAMCENTER、MES和NX等在內(nèi)的軟件系統(tǒng)，構(gòu)建一套完整的，與現(xiàn)實(shí)世界互相對(duì)應(yīng)的數(shù)字化模型，通過在虛擬的數(shù)字化世界當(dāng)中充分模擬、分析和比較現(xiàn)實(shí)世界的物理場(chǎng)景，利用模型之間理想化的“孿生”特征，以數(shù)據(jù)的形式驅(qū)動(dòng)現(xiàn)實(shí)世界的電氣和自動(dòng)化裝置等硬件設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)虛擬世界對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的驅(qū)動(dòng)；同時(shí)，通過傳感設(shè)備等收集和分析來自現(xiàn)實(shí)世界的反饋數(shù)據(jù)，改變和優(yōu)化虛擬世界。
數(shù)字化雙胞胎并不是理論層面的討論，這已經(jīng)是現(xiàn)實(shí)。
西門子在德國和中國建立的數(shù)字化工廠——西門子德國安貝格電子制造工廠（簡稱EWA）和西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地（簡稱SEWC）——通過發(fā)掘數(shù)字化雙胞胎的工業(yè)價(jià)值，這些企業(yè)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)情況用“行云流水”來形容一點(diǎn)兒也不過分。
在這里，生產(chǎn)訂單一經(jīng)下達(dá)，在整個(gè)生產(chǎn)過程的生產(chǎn)計(jì)劃、物流管理、企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度就已經(jīng)完成：根據(jù)數(shù)字化雙胞胎數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)，物料自動(dòng)從庫房出發(fā)前往代加工區(qū)，而所有的待加工物料會(huì)攜帶標(biāo)識(shí)其所需要經(jīng)過的加工工藝、步驟和加工信息，由加工設(shè)備自動(dòng)這些信息，來自動(dòng)安排加工。每個(gè)操作工人的工作臺(tái)上的屏幕會(huì)即時(shí)顯示加工數(shù)據(jù)，同時(shí)，備料箱會(huì)同時(shí)發(fā)出提示。加工完成，零件會(huì)自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)加工環(huán)節(jié)。
實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工與制造的數(shù)字化
在2018的深圳機(jī)械展中，西門子重點(diǎn)展示了機(jī)床加工與制造過程中如何借助“數(shù)字化雙胞胎”來實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、直到服務(wù)的全過程，從而提高生產(chǎn)力、可用性和過程可靠性，優(yōu)化加工精度、設(shè)計(jì)、加工過程乃至維護(hù)和服務(wù)。
除現(xiàn)身深圳會(huì)展中心演示其先進(jìn)數(shù)字化解決方案之外，西門子還舉辦了圍繞數(shù)字化轉(zhuǎn)型的兩場(chǎng)主題研討會(huì)會(huì)：機(jī)械制造數(shù)字化技術(shù)研討會(huì)、西門子助力3C制造業(yè)升級(jí)，多角度、多層面解讀西門子數(shù)字化雙胞胎在制造業(yè)中的技術(shù)、應(yīng)用案例及前景分享。
通過西門子的一系列市場(chǎng)動(dòng)作，我們可以窺探的是西門子對(duì)推進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的決心和態(tài)度，未來制造業(yè)數(shù)字化發(fā)展將呈現(xiàn)怎樣的生態(tài)？中國制造2025在此背景下迎來哪些改變？我們一同關(guān)注。