数字孪生-打造生力产品，重塑客户体验

打造生力产品，重塑客户体验数字孪生 未来的“生力产品（Living Product）”，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。2 数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验 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抬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。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），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：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。要打造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和高度的适应性。 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。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：打造生力产品，重塑客户体验 3 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”不仅与他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，所以她将“表现”得与真实产品一模一样。 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，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。相比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：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。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。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。4 数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验 图1：产品管理的进化数字孪生和数字主线 利用MBSE、物联网、分析技术、AI、AR/VR、机器学习、3D打印等技术，打造持续、双向、开放的模型驱动型信息反馈回路，统一管理物理和数字环境中的智能互联产品、平台、生态系统和商业模式产品生命周期管理将产品价值链的各个环节（从工程、制造到售后支持）以及产品生命周期各阶段的可追溯物料清单相整合，将人员、流程和系统有机联系起来协同产品商务加强制造商、供应商和客户之间的协作，以促进他们之间在产品开发方面的合作，提升产品生命周期的透明度产品数据管理 管理企业内部利益相关者的海量数据（包括CAD在内的功能和技术规范，包括CAD），参与产品开发10010101100101010111001111101010010010101101110111000111未来的 “预期最佳水平”目前的 “预期最佳水平”目前的 “最佳水平”时间附加值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”不仅与他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，所以她将“表现”得与真实产品一模一样。 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，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。相比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：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。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。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。根据2017年埃森哲针对150家全球领先通信、媒体、高科技、航空及国防行业公司的高管调研，数字孪生已被绝大多数领先企业纳入中长期战略：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。90%的公司正在为其现有的或新的产品与服务，评估应用数字孪生的可行性。大多数公司高管认为，数字孪生先行者将实现30%的收入增长。预测未来5年内，数字孪生的技术应用将会翻倍。90%30%5年数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验 5 图2：数字孪生及主线示意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。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于大量的数据淹没，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，助力在企业和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（见图2）。数字孪生必须要有数字主线向其输送数据这一“血液”，这样数字孪生才是“具有生力的双胞胎”⸺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。6数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验 图3：数字孪生优化产品生命周期管理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（见图3）：产品概念和组合管理 设计和系统工程 更新：推动产品和商业创新 更快：快速响应客户需求 更好：优化销售和售后服务体验产品运行监控售后服务和维护产品退市制造/质量控制产品发布制造工程供应链整合 产品仿真/虚拟原型· 智能产品创意· 产品概念精炼· 基于数据的产品策略· 生成式设计（Generative Design）· 沉浸式产品审核· 按效果收费· 授权/许可服务· 基于产品数据的服务· 快速的产品模拟和迭代· 更快的供应商整合· 制造过程的虚拟验证· 互联员工· 多媒体营销内容· 增强或虚拟现实客户体验· 最优销售配置和建议· 实时订单跟踪· 售前到售后服务无缝过渡· 远程诊断/健康管理· 智能维护· 自助服务数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验 7 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，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（Generative Design），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。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。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。中国领先的造船企业江南造船厂基于“单一数字模型