既然數(shù)字孿生是連接虛擬與現(xiàn)實的紐帶，也是構(gòu)建元宇宙的基礎(chǔ)，那么簡單易用、低成本的數(shù)字孿生應(yīng)用，自然會在產(chǎn)業(yè)元宇宙時代拔得頭籌。因此這篇文章我們將會討論：有哪些觸手可及的百元數(shù)字孿生？
全文字?jǐn)?shù)：4500字，寫作用時：300分鐘，閱讀時間：15分鐘
物女皇：為什么數(shù)字孿生如此重要
這是我在【物女心經(jīng)】專欄寫的第246篇文章。
明天就是農(nóng)歷新年了，很榮幸能用物女心經(jīng)陪你度過2021年的最后一天~
回望2021年，整個智聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生了許多大事件，也出現(xiàn)了許多新概念，元宇宙無疑是其中最受矚目的那顆新星。照目前的形勢來看，元宇宙的這把火毫無懸念的要從2021持續(xù)燒到2022了，而且還有越燒越旺的苗頭。
最近幾周，我連續(xù)用數(shù)篇文章闡述了對元宇宙的思考，今天也將繼續(xù)這個話題。
有一次我與51WORLD公司副總經(jīng)理李竹青聊天，談起產(chǎn)業(yè)元宇宙，他說如果將產(chǎn)業(yè)元宇宙比作是一座高峰，那么數(shù)字孿生就是不可或缺的登山杖。
關(guān)于產(chǎn)業(yè)元宇宙，51WORLD很有發(fā)言權(quán)。這是一家數(shù)字孿生平臺公司，已經(jīng)在虛擬世界構(gòu)建了上海的完整數(shù)字孿生。
沒錯，他們?yōu)橹袊畲蟮慕?jīng)濟中心--上海--創(chuàng)建了數(shù)字孿生，包括為東方明珠電視塔和上海中心大廈在內(nèi)的20多個地標(biāo)建筑分別建立模型，并使用來自衛(wèi)星、無人機和傳感器的數(shù)據(jù)，通過算法生成了建筑、道路、河道和綠地的數(shù)字化版本。最終51WORLD計劃將這套模型升級為以接近于實時的更新速度，跟蹤時光持續(xù)動態(tài)變化，具有“鮮活生命”的數(shù)字孿生。
當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)智庫的同事與西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁王海濱交流時，他也提到：“其實在沒發(fā)明或者沒創(chuàng)造元宇宙這個詞之前，西門子一直在做的數(shù)字孿生，就和元宇宙有異曲同工的妙意。”
如今流行的元宇宙暢想中，人們想象著平行于真實世界的數(shù)字化生活。
在元宇宙中并存的現(xiàn)實世界和虛擬世界，兩個世界如何建立關(guān)聯(lián)？
數(shù)字孿生無疑是最佳紐帶。數(shù)字孿生與來自各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實時數(shù)據(jù)相連，能夠鏡像、分析和預(yù)測物理對象的行為。
雖然關(guān)于元宇宙與數(shù)字孿生的討論在游戲和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最多，但事實上，產(chǎn)業(yè)元宇宙中的數(shù)字孿生，已經(jīng)被應(yīng)用多年，也離我們更近。
數(shù)字孿生，最早可以追溯到早期的太空項目。當(dāng)時，美國國家航空航天局制造模型來監(jiān)測和修正航天器。例如，在航天器的風(fēng)洞實驗中，研究人員使用傳感器創(chuàng)建其飛行環(huán)境的數(shù)字孿生，再使用這些數(shù)據(jù)模型，優(yōu)化航天器的物理布局，監(jiān)控物理數(shù)據(jù)變化。
《經(jīng)濟學(xué)人》預(yù)測，從工廠到汽車，萬事萬物都將有數(shù)字孿生體。
既然數(shù)字孿生是連接虛擬與現(xiàn)實的紐帶，也是構(gòu)建元宇宙的基礎(chǔ)，那么簡單易用、低成本的數(shù)字孿生應(yīng)用，自然會在產(chǎn)業(yè)元宇宙時代拔得頭籌。
因此這篇文章我們將會討論：
有哪些觸手可及的百元數(shù)字孿生？
百元數(shù)字孿生即將解鎖DFM的規(guī)模部署
如何使用數(shù)字孿生登頂產(chǎn)業(yè)元宇宙？
有哪些觸手可及的百元
數(shù)字孿生？
數(shù)字孿生的應(yīng)用對象，主要分為最終用戶和OEM兩個類別。
對應(yīng)用于最終用戶的數(shù)字孿生，構(gòu)建數(shù)字孿生的設(shè)計方和應(yīng)用數(shù)字孿生使用方，是同一家企業(yè)。
對應(yīng)用于OEM的數(shù)字孿生，構(gòu)建數(shù)字孿生的設(shè)計方和應(yīng)用數(shù)字孿生的使用方，來自不同企業(yè)。
兩類數(shù)字孿生都有百元以內(nèi)的選擇。
如果你看過我的上篇文章《元宇宙開啟工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“游戲化”演進(jìn)路徑》就會了解，游戲已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的游戲。微軟對動視暴雪的收購，展示了這家科技巨頭對新一輪產(chǎn)業(yè)變革的前瞻性判斷：游戲代表著科技應(yīng)用和創(chuàng)新的前沿，隨著游戲引擎應(yīng)用領(lǐng)域的增加，游戲與傳統(tǒng)行業(yè)的銜接越發(fā)緊密。
因此游戲領(lǐng)域的動向值得我們關(guān)注。
開發(fā)了《堡壘之夜》的Epic Games公司已經(jīng)通過向建筑和城市等真實世界的擴張，在探索將其游戲世界與數(shù)字孿生聯(lián)系起來的潛力。
Epic Games先后收購面部動捕公司Hyprsense和Cubic Motion、虛擬角色公司3Lateral、3D掃描公司RestAR、自動3D建模解決方案公司Capturing Reality等。
尤其是Capturing Reality旗下的Reality Capture軟件可以根據(jù)多張照片生成空間和物體的3D模型。收購之后，Epic宣布下調(diào)Reality Capture服務(wù)及軟件的價格，10美元即可嘗試。
去年Epic推出了應(yīng)用程序MetaHuman Creator，可以創(chuàng)造栩栩如生的虛擬人類。
Epic還特別為建筑師、工程師等專業(yè)人士打造了一個新版本的虛擬引擎TwinMotion，用于建筑和基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計和管理，可以在幾秒內(nèi)幫助建筑、施工、城市規(guī)劃和景觀設(shè)計師創(chuàng)建高品質(zhì)的實時可視化。
在國內(nèi)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能平臺公司樹根互聯(lián)提出，數(shù)字孿生可以通過“共享”模式構(gòu)建。數(shù)字孿生可以在同類設(shè)備的使用群體內(nèi)，被多個企業(yè)共享，極大的降低投入資金。
設(shè)備出廠之后，根據(jù)不同的去向，每臺設(shè)備都會對應(yīng)一個獨一無二的數(shù)字孿生，這些數(shù)字孿生脫胎于同一“母體”，卻又“性格”迥異。它們記錄了每臺設(shè)備不同的運行環(huán)境和各類參數(shù)，協(xié)助設(shè)備的維護(hù)和運行。
由于同類設(shè)備的數(shù)字孿生在很大比例上具有可復(fù)用性，數(shù)字孿生所對應(yīng)的投資回報率，可能實現(xiàn)按照“天”為單位計算。使用者按需付費，投資的回收周期很短，馬上能夠看見效益。
已經(jīng)有企業(yè)在實踐這個做法。比如杰克縫紉機股份有限公司建立的縫紉設(shè)備數(shù)字孿生，為杰克產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈上的下游企業(yè)，包括上萬家分銷商、十幾萬家的服裝企業(yè)提供服務(wù)。
數(shù)字孿生的應(yīng)用不僅助力杰克縫紉機打造了全新的智能產(chǎn)品，更重要的是可以對分銷商、終端客戶等產(chǎn)業(yè)鏈條上的用戶提供他們密切關(guān)心的核心數(shù)據(jù)和價值。
每位民營企業(yè)家和制造公司的創(chuàng)始人，大抵都有著濃厚的現(xiàn)場實操情結(jié)，喜歡深入一線把握管理細(xì)節(jié)。數(shù)字孿生可以讓這些企業(yè)的管理者隨時隨地了解生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，場景還原和保真度高，猶如身臨其境。
百元數(shù)字孿生即將解鎖
DFM的規(guī)模部署
什么是DFM？
DFM，全稱是DesignFor Manufacturability，面向制造的設(shè)計。它是指產(chǎn)品設(shè)計需要滿足產(chǎn)品制造的要求，具有良好的可制造性，使產(chǎn)品以最低的成本、最短的時間、最高的質(zhì)量制造出來。根據(jù)產(chǎn)品制造工藝的不同，面向制造的設(shè)計可以分為面向注塑加工的設(shè)計、面向沖壓的設(shè)計和面向壓鑄的設(shè)計等。
絕大多數(shù)的人都沒聽過這個概念。
到底什么是DFM？
講個故事來說明。這個故事來自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專家趙偉即將出版的新書《數(shù)字化賽道：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的思考與實踐》。
前段時間他去拜訪了一家即將上市的制造型企業(yè)，這家企業(yè)的主要產(chǎn)品是汽車微電機及相關(guān)產(chǎn)品，主要客戶是寶馬、奔馳、通用等全球汽車制造商，近幾年又成為特斯拉的主要供應(yīng)商。
董事長談到了他們最近給特斯拉做外包的故事。
特斯拉的產(chǎn)品做得非常好，可是在產(chǎn)品好的背后是什么？
這里的核心就是DFM。
從狹義上來說，DFM是使設(shè)計更加符合生產(chǎn)的要求，也要求我們在設(shè)計時充分考慮生產(chǎn)的情況，讓設(shè)計能夠生產(chǎn)出來。
從廣義上來說，DFM就是要設(shè)計符合多數(shù)化的生產(chǎn)要求，能夠使設(shè)計的產(chǎn)品在生產(chǎn)上有更多的選擇，降低成本。
特斯拉的很多生產(chǎn)都選擇外包，只關(guān)注核心的設(shè)計環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品設(shè)計之初就開展基于DFM思想的并行工程，將生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)考慮進(jìn)去，從而縮短時間，保證產(chǎn)品可以如期交付。
一般制造業(yè)基于新產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)，從開模到生產(chǎn)，從制造到檢驗的整個環(huán)節(jié)需要很長時間，可是在外包企業(yè)給特斯拉供貨的過程中卻被要求縮短這個時間，舉例來說，以前從開模到生產(chǎn)出產(chǎn)品的周期為6個月，特斯拉現(xiàn)在要求這個生產(chǎn)周期為2個月！這該如何做到呢？
秘訣就在于特斯拉的設(shè)計邏輯和數(shù)據(jù)，基于DFM的設(shè)計保證了整個生產(chǎn)過程和工藝設(shè)計的合理性和可行性，相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量也有保證，另外基于打通的數(shù)據(jù)，通過測算，特斯拉可以測算出產(chǎn)品是否符合要求，從而不要求OEM廠家做測試。
這也是特斯拉的產(chǎn)品成本低、質(zhì)量好、設(shè)計精湛的秘密，而且在整個產(chǎn)業(yè)鏈中，特斯拉掌握了設(shè)計，控制了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的核心，從而將整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心和利潤牢牢掌握在自己的手中。
故事講完了。可以看出對于企業(yè)來說，要想提供低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品，同時縮短交貨期，導(dǎo)入DFM勢在必行。
但是DFM要想實現(xiàn)普遍應(yīng)用，需要解決的問題不少。
首先DFM需要仿真和虛擬化達(dá)到很高的水平，并且虛擬產(chǎn)品可以滿足真實制造的水準(zhǔn)。
基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)仿真應(yīng)用有明顯的優(yōu)勢。從產(chǎn)品研發(fā)角度來講，質(zhì)量是設(shè)計出來的。利用了制造工藝的數(shù)字孿生，DFM可以確保產(chǎn)品首次設(shè)計就取得成功。
數(shù)字孿生可以將產(chǎn)品的加工過程、裝配過程用可視化的方式真實展現(xiàn)在設(shè)計人員面前，讓設(shè)計人員可以在產(chǎn)品正式生產(chǎn)前就對產(chǎn)品設(shè)計的可制造性進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)真正的DFM，使得產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計水平得以提高。
其次需要考慮實施DFM花費的大量成本和時間。
新技術(shù)的成本往往很高，學(xué)習(xí)周期長，前期的積累和支撐要足夠充分。尤其部署成本是非常敏感的要素，如果數(shù)字孿生的創(chuàng)建成本極大降低，投入產(chǎn)出比劃算，就會有越來越多的企業(yè)使用。
隨著虛擬化水平的提升，數(shù)字孿生的普及，DFM飛入尋常流程中并不是夢想。
如何使用數(shù)字孿生登頂
產(chǎn)業(yè)元宇宙？
提到數(shù)字孿生，必然離不開數(shù)字線程（Digital Thread）這一概念。
數(shù)字線程是指利用先進(jìn)建模和仿真工具構(gòu)建的，覆蓋產(chǎn)品全壽命周期與全價值鏈，從基礎(chǔ)材料、設(shè)計、工藝、制造以及使用維護(hù)全部環(huán)節(jié)，集成并驅(qū)動以統(tǒng)一的模型為核心的產(chǎn)品設(shè)計、制造和保障的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。
數(shù)字線程承載了貫穿系統(tǒng)價值鏈的作用，用來處理數(shù)字孿生有關(guān)的數(shù)據(jù)問題，連通產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)整個生命周期相關(guān)信息的無縫集成，使產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、制造和運維過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠鏈接、追溯和管理。
通過數(shù)字線程，整個產(chǎn)品生命周期各階段的關(guān)鍵數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)同步，從而可以動態(tài)、實時地管理產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)，確保在發(fā)生變更時，各類產(chǎn)品信息的一致性。
從數(shù)字孿生到數(shù)字線程，我們看到了數(shù)據(jù)維度的豐富，也看到了一個自我改進(jìn)、敏捷和互聯(lián)的供應(yīng)鏈，如何進(jìn)行實時通信和操作。
登頂產(chǎn)業(yè)元宇宙，數(shù)字孿生還需要繼續(xù)進(jìn)化。
人們需要的不是電鉆，而是墻上的洞；人們需要的不是墻上的洞，而是掛在墻上的畫；人們需要的不是掛在墻上的畫，而是美的體驗。
產(chǎn)業(yè)元宇宙要讓人們感受到美的體驗。
因此在產(chǎn)業(yè)元宇宙中，設(shè)計服務(wù)提供者和最終用戶將發(fā)揮重要作用。最終用戶未必知道自己想要什么，需要具備設(shè)計能力的專業(yè)人士，提供設(shè)計服務(wù)，提高設(shè)計質(zhì)量的一致性，降低設(shè)計的風(fēng)險。
這時，用戶體驗和設(shè)計創(chuàng)新將會成為一個新的維度融入數(shù)字孿生，令產(chǎn)業(yè)元宇宙實現(xiàn)人們知識的傳承，讓個性化、高端服務(wù)的規(guī)模化成為可能。
產(chǎn)業(yè)元宇宙的攀登過程，就是不斷豐富數(shù)據(jù)的維度，避免信息盲區(qū)的過程。
任何系統(tǒng)中都存在可見與不可見的問題。數(shù)據(jù)維度的增加，可以讓我們更好的解決不可見的問題。
我們還是通過故事來說明。
電影《薩利機長》改編自一個真實的故事，全美航空1549號航班迫降事件。在遇到飛機兩臺發(fā)動機同時熄火后，薩利機長把飛機迫降在了哈德遜河，這個舉措讓機上155名乘客和機組人員全部獲救。
但是，在事后調(diào)查的過程中，他的急救策略卻遭到了質(zhì)疑，調(diào)查組有人指出，根據(jù)模擬分析，飛機擁有足夠的時間降落到備降機場，而不是水面上。
薩利機長查看模型方案后提出，這個模型沒有到考慮“人的延遲反應(yīng)時間”這一維度。于是經(jīng)過調(diào)查組探討，加上了一定的反應(yīng)延遲時間，重新進(jìn)行了多次分析，得到的結(jié)論都一致--即飛機墜毀。因此，調(diào)查結(jié)果最終認(rèn)定機長的決策雖然具有一定危險性，卻是正確的決策。
在這個故事中，薩利機長具有豐富的經(jīng)驗，提出了數(shù)據(jù)維度的缺失，識別了不可見的問題。但是在更多場景中，都有信息盲區(qū)的存在，管理者無法掌控全局，缺少將隱形問題顯性化的手段。
使用數(shù)字孿生登頂產(chǎn)業(yè)元宇宙，需要為企業(yè)構(gòu)建更全面、實時的數(shù)據(jù)洞察。
寫在最后
劃個重點：
第一，數(shù)字孿生是連接虛擬與現(xiàn)實的紐帶，也是構(gòu)建元宇宙的基礎(chǔ)。簡單易用、低成本的數(shù)字孿生應(yīng)用，將會在產(chǎn)業(yè)元宇宙時代拔得頭籌。
第二，數(shù)字孿生可以將產(chǎn)品的加工過程、裝配過程用可視化的方式真實展現(xiàn)在設(shè)計人員面前，讓設(shè)計人員可以在產(chǎn)品正式生產(chǎn)前就對產(chǎn)品設(shè)計的可制造性進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)真正的DFM，使得產(chǎn)品的質(zhì)量設(shè)計水平得以提高。
第三，產(chǎn)業(yè)元宇宙的攀登過程，就是不斷豐富數(shù)據(jù)的維度，避免信息盲區(qū)的過程。
最后，2022年農(nóng)歷新年將至，物聯(lián)網(wǎng)智庫謹(jǐn)祝您與家人平安喜樂、財源滾滾！
