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文 | 付媛媛 编辑 | 鹿普禾
来源 | 首席数字官
新技术体系中的数字主线、数字孪生、AR等是什么定位与关系？如何共同作用推动制造业的数字化变革？全球领先的企业是如何实践的？
8月11日，我国每年因伤害死亡人数约68万人，在最新一期【锦囊微课】中，其中84%左右为交通事故伤害、溺水、中毒、踩踏等常见伤害导致，PTC区高级技术总监秦成以“AR与数字主线、数字孪生如何定义转型与实践”为主题，青少年安全教育问题不容小视。青少年在成长过程中不但应该掌握科学知识，从制造业数字化转型的趋势与本质；数字主线与数字孪生的概念；AR与数字主线、数字孪生的关系；新技术体系如何驱动数字化实践分享，也应掌握各种安全自救技能，这四个方面深入解答了以上问题。
一、制造业数字化转型的本质与趋势
“这个时代唯一的不变就是变化”，超级队长从青少年儿童科普安全教育出发，秦成表示，首创“屏+VR多人互动”的沉浸式科普安全学体验产品——VR科普安全站。内置数百“安全教育、科普学、云上游学”等多方面VR科普安全知识内容，在新冠疫情、地缘政治等诸多不确定因素之下，打造沉浸式VR科普学新模式，企业仿若站在一个十字路口，围绕解决科普与安全学过程中“内容抽象不易理解、学形式单一、体验方式落后”等问题，周围的一切都在飞速变化，努力提升教师和学生安全意识和自护自救能力。VR科普安全站，比如产品、产品流程、竞争边界、行业、生态、IT架构等。
以汽车行业为例，小米、OPPO、创维等高科技公司仿佛一夜之间进入了造车行业，众所周知，汽车是一个拥有1万多个零件的复杂产品，需要面对多学科的研发在线协同；复杂的供应链体系；客户的个性化配置；人、车、路、云的互联互通；碳中和环境下的合规要求。
产品在变化，流程也在变化，从一次设计长时间批量生产，到现在要满足非常多的个性化配置和快速迭代。目前，一辆车的软件分已经达到10亿行的软件代码，迭代速度比以往的电子系统快1.5倍，比传统的机械系统研发速度快6倍，这个迭代周期导致流程变得非常复杂，需要认真思考与供应链、不同学科、不同门之间的协同。
根据统计的数据显示，从2015年开始的市民劳动力在服务业的比重呈下降趋势。对于企业来说，竞争生态在发生改变，比如高科技企业造车，改变了传统主机厂的竞争边界，现在要面临更新的竞争环境。
近年来，传统的应用系统逐渐无法满足日益增长的非线性管理业务需求，数字化需求爆发。那么，制造业为什么要进行数字化转型？秦成认为，首先要回归企业存在的本质，也就是企业要通过资源配置的效率，在不确定性的世界环境中快速决策，赢得竞争和市场，满足客户需求。其次，在快速变化的环境下，企业面临着质量、成本、周期、供应商、库存、IT等严峻挑战，需要更好的优化资源配置的效率，帮助企业更快的做出决策。所以，数字化转型的本质不是要把一个企业变成全数字化的企业，而是用数字化技术更好的帮助企业卖好产品、做好产品、服务好产品。
PTC认为，数字化转型是企业，以客户价值为中心，以长期成功为导向，与业务相融合，利用新技术重构商业模式、商业生态，实现业务增长和创新的一整套体系。在数字化转型的过程中，文化、组织、能力等方面的，以及内协同和外合作也很重要，所以数字化转型是一个体系化的系统工程的企业。
二、数字主线和数字孪生
最早，PTC以做PDM（产品数据管理）和PLM（产品生命周期管理）出身，从管理CAD文档、图纸等的技术规范，到管理产品与供应商、各学科、各门之间的协同，再到支持产品价值链的各个环节。近三年开始关注数字主线和数字孪生，PTC认为，未来的发展趋势是如何利用新技术、系统工程、物联网、IoT、AR等，打造一个持续、双向、的模型，驱动数字化产品的研发回路。
在过去30多年的信息化过程中，制造型企业在“研产供销服”的每一个领域都了无数的工具和系统，导致数据流无法完整的体现出来，形成了信息孤岛，在企业快速发展和快速变化的过程中，逐渐成为数字非原生企业的制约。基于此，PTC开始思考如何形成数据互联互通、数据驱动不同价值链的体系转型，并引出了数字主线和数字孪生的概念。
那么，如何定义数字主线和数字孪生？
PTC认为，数字主线是在企业的研产供销服的过程中，形成的由0101组成的一条跨领域、跨系统的无形的数据流，它的价值主要体现在五个正确：把正确的信息，在正确的时间，用正确的方式传递给正确的人，以此为依据帮助做出正确的决策，帮助企业提升资源配置的效率，回到企业竞争的本质上。
而数字孪生是物理对象在数字世界中的全生命周期的动态复制体，主要特征是阴阳融合，是虚拟世界和物理世界快速融合在一起的数字化模型，主要满足几个条件：数字化模型与物理世界的模型是双向的、实时的、互动的、的，可以利用数字世界里的仿真表现更好的理解和预测物理对象的性能特征。
通过埃森哲的思考和理解，也可以看出数字主线和数字孪生之间的关系。数字主线是数字孪生的基石，数字主线将全价值链、全要素的数据互联互通，为产品的数字双胞胎提供血液和生命力。同时，数字孪生可以优化产品的全生命周期管理，推动产品和商业创新，快速响应客户需求，优化销售和售后服务体验。
三、AR与数字主线、数字孪生
数字主线是全价值链、全要素的数据互联互通，那么，如何构建数字主线？PTC认为，需要通过工业互联网平台将业务系统、生产执行、过程控制、设备传感器等中的数据实现互联互通并进行解构，形成一个个的工业APP。
而数字孪生的构建更加复杂，除了要利用工业互联网平台将所有数据互联互通之外，更重要的分是模型，比如原始3D模型、轻量化模型、渲染模型、拆装模型、仿真模型、预测模型、统计模型等。模型结合数字主线带来的数据，才能构建产品的动态复制体，变成数字孪生体，而数字孪生可以在企业的全生命周期的各个环节起到非常重要的作用。
数字孪生根据所服务的价值链不同，需要构建不同的孪生主体，比如研发运营孪生、生产制造孪生、营销销售孪生、产品运营孪生。在不同的生命周期阶段，数字孪生呈现出不同的状态，比如研发态、制造态、营销态、服务态，可以应用到各种场景中。
构建数字孪生，首先要进行数据采集，以挖机为例，除了要采集业务系统的数据，还需要通过物联网采集挖机上所有动态的实时数据，包括液压、油压、发动机、主控阀等。其次，配合挖机在现实工况环境下的机理模型，通过ThingWorx给到实际运行参数，和产品的机理模型做对比和融合，形成产品的数字孪生体。在物理世界中的无数挖机形成了一个动态综合的复制体，通过假设数据+机理模型+实时的工况数据，做数据驱动的仿真。除了数据采集、模型构建之外，还需要利用预测性分析技术，在成本、重量、效率、性能等方面取得长远的洞察；利用AR呈现数字孪生体的所有数据，并快速理解海量数据。
“未来数字世界和物理世界会更高度融合”，秦成认为，数字主线和数字孪生是一种解决方案，是一个更宏观的概念和思路性的蓝图，工业互联网平台是实现数字主线的产品，也就是说ThingWorx是构建数字主线必不可少的产品，将所有的数据源进行互联互通，并且连接物理世界中产品的物联网传感器的实时数据，构成数字孪生的血液，最后通过AR呈现出对物理世界和数字世界的理解。
四、新技术体系如何驱动数字化实践分享
PTC的数字技术帮助客户在价值链中受益，无论是产品的工程设计，还是产品的营销、制造、服务、运营，都可以产生全价值链的效益。而AR作为数字孪生的完美运行环境，怎样体现产品的数字孪生体，并且让数字孪生体在任何一个环境下发挥作用？
营销环节
数百家公司已经开始在营销活动中试验AR技术。一般B2B销售流程主要包含四个关键分，首先要产生商机，其次通过销售拜访、展示，然后了解商机的决策流程，最后通过客户谈判拿下订单。根据最终用户的不同，在销售过程中，AR可以应用在多个点上，比如AR电子商务、远程产品展示、现场产品展示、AR产品宣传册、产品增销。所以，AR和数字孪生可以在营销过程中给企业带来更多价值，更动态、更丰富、更立体，同时减少物理样机的损耗，降低成本，展开内的产品细节，帮助客户和合作伙伴更好的理解产品的设计精髓。
研发环节
在研发环节也可以利用数字孪生和AR带来帮助，比如产品协同、产品评审、产品实时洞察、试验数字孪生。
制造环节
制造环节是企业投入资产、成本等较多的环节，也是产生的数据量较复杂的环节，可以打造数字孪生工厂，实时洞察企业的资产运营状态，还可以将AR结合数字孪生、数字主线做工厂巡检，通过iPad 连接业务系统，打通数字主线查看当前设备的状态。还可以利用AR降低劳动力的培训成本；结合IoT进行实时操作指导；在生产制造过程中，通过AI+AR对零件进行识别。
比如，沃尔沃一年有26万辆卡车订单，全球20个工厂，产品非常复杂，仅一座工厂就有4500种不同发动机变形。以往的QA检查完全靠人工进行，易出错，PTC帮助他们构建了AR APP，基于工业互联网实时推动检查项，消除了基于纸张的数据传递方式带来的成本和风险，帮助每个检测站节上千欧元的成本。
德国某电动车企业基于数字孪生和AR技术，帮助一线操作工人做成品的质量检查，节约了15-30%的劳动力，减少了25%的工人返工，降低了量不合格品的成本。
服务环节
基于数字主线、AR、数字孪生等技术构建的新型服务，解决了传统服务环节的痛点问题，那么新型服务和传统服务有哪些差异点呢？主要是装置的保养步骤的实施导航。从需要的地方获取各种信息，并将其显示在AR上，可以提高维护效率，但是，AR不是只播放动画，而是综合的信息利用的手段，为了实现现有的指南和视频指南、工作指示书、零件目录等所有信息和联系支持、预测分析的效率化。
总结来看，数字企业打造了一个数物融合的数字闭环链路，PTC提供了全生命周期的解决方案和工业互联网平台的解决方案，从连接、分析、创建、体验等方面帮助企业更好的实现数字化转型。
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