導語

數字化如何賦能新型工業化？數字孿生技術只是“還原了現實”，即所謂的映射，是遠遠不夠的。這背后需要誕生嶄新的商業邏輯，轉動全新的價值閉環才可能真正釋放數字孿生帶來的新生動能。

文 / 杜義飛、史軒亞、程正、黃旭煒

2023年的春天，中國經濟迅速復蘇、充滿活力，數字經濟成為一道耀眼的風景。數字化助力推進新型工業化，為推動中國經濟高質量發展與中國式現代化注入強勁動能，而數字孿生為新型工業化的企業管理提供了數字底座。

數字孿生體現了人類對復雜系統的掌控能力。一個城市很復雜，一個工廠很復雜，一輛坦克也很復雜，但數字化之后，便可以輕易地掌控它們。在大型現代軍事演練的紅隊藍隊對抗中，指揮員都集中觀看大屏指揮戰斗——物理世界全部映射到數字空間里，所有戰爭態勢都實時再現在數據圖示中。疫情期間機場匝道應用人臉識別，數據全部通過傳感器傳遞到后端平臺，復雜的人員流動被有效控制了。

2022年全球數字孿生市場規模大約為115億元（人民幣），預計2029年將達到269億元，2023—2029年復合增長率（CAGR）為12.6%。全球數字孿生需求不斷增長，推動各個行業快速發展。同時，以數字化和自動化為重點的新型工業化的發展趨勢也在拉動對數字孿生及其應用的需求。數字孿生技術如何賦能新型工業化？只是“還原了現實”，即所謂的映射，是遠遠不夠的，還需要構建嶄新的商業邏輯，轉動全新的價值閉環，這樣才可能真正釋放數字孿生帶來的新生動能。

一個數字孿生場景：我的故事講不下去了

四川智慧高速是一個典型的數字孿生場景。我們可以在數字系統中看到高速公路的畫面（見圖1）。通過人工智能技術和自主研發的感知設備，四川蜀道智慧交通集團與騰訊、阿里云、高德等合作伙伴共同構建了一套數字平行世界。通過數據融合分析，高速公路布網及沿線的一草一木、一車一路等都實時投射到三維數字空間中，構建出一個全時空、高精度、高保真實時還原的平行世界。

管理人員能實時查看高速公路情況，管理更加直觀高效。圖1中，左上角是實時視頻，右邊就是孿生畫面。視頻中有車輛經過時，孿生畫面會同步出現對應的車道和車型，達到百毫秒級的感知、厘米級的定位，車牌、車型、顏色也與真實情況相符。管理人員可以任選一輛車，全程跟蹤。孿生界面還提供車內視角以及俯視視角，可以通過視頻系統不斷切換各角度信息。數字孿生系統還可以提供整條道路的自動巡檢，不管白天黑夜，管理者都能夠清楚地在孿生畫面里看到整條高速的運營情況，實時掌控異常車輛信息，減少高速公路的巡查成本。

那么，在數字孿生基礎上，能否對高速網絡的車流做優化、治理與調度呢？高速網絡中流量分布極為不均勻，有些路段堵得一塌糊涂，有些路段大量閑置。在數字孿生系統的幫助下，通過分時段、分車型價格策略，理論上應該可以實現整個高速公路路況、設計、通行能力的最優。但是，這是一個巨型模型，參數可以達到500億級別，即使只有1%的流量或價格變動，參數變化也是驚人的。

數字孿生技術實現了對場景的解構和重建，對高速路公司提升效率、替代人工效果非常明顯。蜀道智慧交通認為，下一步布局不能僅停留在滿足這些最底層的需求和應用上，還可以在技術上做更大突破；然而，高速公路企業似乎對其在更廣泛層面上的應用并不感興趣：沖突的本質在于高速路公司的訴求與數字孿生的核心價值不在一個頻道上。一條道路的設計建設，主要通過概算控制成本，價值最終體現在通行費收入上，規劃基本就決定了它的經濟價值。從激勵和約束的機制來看，對高速公路企業的考核首先是收入多少，然后是有沒有出重大的安全事故，數字孿生有什么新的應用空間，并不是他們關注的。

我們看到了智慧高速數字孿生的美好前景，但現實卻蒼白而無力。“本來我們是一個數字基因，正在非常努力地進入數字空間的新動能、新地帶，但是現實把我們拉回來了。”四川智慧高速總經理感慨道。

數據是實時的：這里面有神奇的變化

運維監控是直接的場景應用

數字孿生最開始出現在航空航天領域中。例如，航天飛機是一個大系統，有上百萬個零部件。每一個零件的使 用時長，維護與更換的時間，都需要實時的監控及預測。制造企業運維與監控業務便成為數字孿生最直接的場景應用。

以前，數據都在個人電腦里，管理者需要到每條生產線、每一臺設備、每一個儀表上去抄取數據，要跨越不同廠房、不同門禁等諸多物理阻隔。數字孿生技術打通了整個場景的數據，實現了實時監控與維護，進而打造出統一的數字化管理平臺。在數字空間里面，沒有物理空間阻擋，沒有時空距離。

KSB是德國一家做泵的隱形冠軍企業，給自來水廠、核電核能提供泵，2022年銷售額高達十二億歐元。如今，碳排放控制成為全球的焦點，每一家工廠都需要監測碳排放。KSB借助數字孿生技術打造雙碳監測系統，通過一張圖去監測管理，實時獲取碳排放數據，實現在線運維監控。

監控之后可以做到實時預測

KSB數字孿生技術支持專家表示：“觀測是基礎，在這之上可以往前面做一點，就是數據取到之后可以去寫一些算法，利用歷史數據與實時數據，不斷迭代模型，進行設備的預測。”比如說，預測到設備大概在一年半之后達到使用年限，可能需要更換，KSB就可以快速為客戶提供服務。這是數字孿生最常見且最具實效的應用。

A公司是一家傳統服務企業，幫助政府管理整個城市環衛場景，如購買垃圾清運車，聘請清潔人員等。經過數字化改造后，A公司變成一家科技公司，構建數字孿生可視化大屏，幫政府做環衛一體化。在一張地圖中，管理者可以看到環衛車的運行軌跡，并對每一輛環衛車進行實時監管。環衛車只能在指定區域清掃垃圾，一旦超出界限就會馬上示警，甚至是通過數據鏈直接下發到環衛車將其原地熄火停車，待報告情況后再解除。如果駕駛人員在駕車時出現打電話等不規范行為，馬上就會收到提醒信息。每一項行為都受到約束，管理越來越精細化。此外，A公司還借助數字孿生技術打造了城市客廳，在城市公共設施上安裝傳感器，構筑起一張覆蓋整個城市的傳感器大網，歸集所有數據進而實現實時管控。

數據是實時的，一張地圖可以拉通全程

“現在我做成了虛擬的數字化預測，將所有作業場景的數字孿生建設起來，我看實時數據就行了，不用去現場，有任何障礙，一張地圖可以拉通全程。”一家數字孿生服務公司創始人自豪地說道。

對工業企業來講，智能制造一般有兩個比較大的投入：一個是建設廠房之前的設計，另一個是建完廠房之后的運營。設計和運營階段都可以引入數字孿生，并自然延伸到銷售階段，打通從“工廠”到“客戶”的全流程。在工業領域，汽車行業已實現了汽車的在線選型以及配件的自主選裝和下單。各大行業頭部企業也在加快產品數字化、智能化的布局。傳統的紙質說明書以及宣傳手冊已經無法滿足當下客戶快速、精準、高效獲取信息的需求。這些無法數字化的物品會延長銷售人員和新客戶對產品的學習周期，導致銷售人員對產品理解不足、客戶對產品興趣下降。相反，在銷售環節植入數字化的3D產品配置能夠給用戶帶來更加直觀、簡潔、新穎的體驗。借助數字孿生的3D產品配置器（如圖3），非專業人士可以直接創建出基于Web的3D產品配置體驗，設計師與藝術家們可以直接創建出基于網頁的沉浸式交互式3D體驗。更重要的是，對缺少數字部門但面臨數字化交付壓力的大量中小企業來說，Web3D產品配置無疑可以為其提供實實在在的數字化賦能。

孿生是實時的，實時數據實時捕捉

一個東西放在那里，你不知道它有什么數據。比如放個電腦在這里，你能監測到什么？什么都沒有。后來，智能手表等數字設備出現了，可以監測到溫度、濕度或者壓力，各種情況下各個方面的實時數據源源不斷匯聚。接下來，用戶可以用這些設備來監測的參數越來越多。需要什么數據、要統計哪些數據，事先是不清楚的，需求是伴隨數據匯集不斷涌現的。我們能夠做的便是“實時數據，實時捕獲”。

數字技術本身并不能“釋放”規律，規律是在行動、價值和場景的參與下涌現出來的。基于場景的數據歸集，基于數字空間數據的匯集，這種實時的數據讓規律從無到有、不斷綻放。我們只需觀察人與人、人與物、物與物的反復交互中逐漸穩定的一些規律，并最終校準、捕獲它們。在數字孿生的加持下，管理規律將不再禁錮于實體場景中，而是把物理空間產生的互動數據匯入數字空間中融合分析，校準并捕獲規律，進而再投射到真實場景中。“能夠實時地捕捉，看到的預測或者是控制效果就會更好。”這位創始人最終總結道。

數據反復疊加，新東西正在不斷涌現

數據疊加，不斷發現異常值

過去工廠管理往往都有一套標準的指標體系，只要保持在運行范圍就可以了。然而，一個復雜的制造場景，除了企業自身，還涉及上下游，包括供應端和消費端。在這樣的運行環境之中，企業會不斷經歷劇烈變化，指標是隨時在變的。這些指標在設備參數里或者物理抄表數據中是沒有的，需要統計哪些指標，有哪些新的指標應該進來，很難找到答案。設備在運行之后會出現超過或低于基線的異常值，需要反復總結。基于數字孿生技術，可以對生產過程進行日復一日的統計和總結，新的指標得以在反復計算與訓練中產生。通過整合所有交換節點，數字孿生技術將企業及其交易網絡的所有數據呈現出來，開啟數據學習過程，不斷找出基線進而校準出異常值。

通過參與者交互及其產生數據的疊加，數字孿生技術能夠捕捉到瞬息即逝的異常值。數字孿生技術能夠將測量指標按照生命周期統一起來，在持續交互中檢測個體的狀態并進行預測。例如，智能手表可以持續測量心跳并進行提醒：“你心臟可能已經超負荷運行了，再過10年要特別注意了。”另外，數字孿生還允許多層疊加數據。例如，在KSB服務的水廠里，滲水泵并不能直接提示氣出現問題，但管理者可以根據采暖泵數據來判斷滲水泵出了什么問題。數據相互疊加產生了相互驗證的效果。

數字孿生反復迭代，通過多重數字組件疊加，將復雜且充滿活力的狀態維系住。數字孿生是一個交互系統，它不是單向地傳輸數據，而是承載物理空間與數字空間雙向交換的地帶。數字孿生允許兩個空間并存，復雜性相伴而生。涉及外部生產端、制造端時，由于太過復雜，更多地是維持現狀。在數字空間中，數字孿生可以把很多復雜的機制隱藏起來，通過人機交互，僅把有價值的東西呈現出來。如果出現告警，可以立馬知道是哪個位置，實時直觀；某個部件出現問題，可以立馬找到備用廠家，流程高效可靠。基于數字孿生平臺，多種交叉學科技術得以融合，提升了管理質量和管理水平，管理的精細度越來越高。

數字孿生，迭代產品應用場景

一家企業有自己的產品原型，使用其產生的數字可能會比企業自身更清楚產品的應用場景，哪怕這個原型是從國外引進的。數字孿生可以讓產品在應用場景中呈現，無阻礙地反映產品的運行狀況和實時表現。什么樣的情況下，產品應該是一種什么樣的工作狀態，這些經過應用場景檢驗的數據全部反饋到數字孿生平臺中，產品功能會得到不斷改進。例如，第一代產品出來以后，在某種壓力負荷情況下，某些指標出了問題，研發人員對照這個實時指標反饋，就可以快速發現底層代碼或者物理設計可能存在的問題，快速修正與改進。

對工廠來說，研發是問題驅動的，出現問題是迭代創新的原動力。中國發電設備制造企業與國外企業合作，由于應用場景不完全一樣，設備在運行中可能會出現各種問題，需要快速響應。受技術轉移的限制，本土企業不可能隨時把外方技術人員請到現場解決問題。數字孿生可以讓這個過程更加快捷甚至智能，從某種程度上推動中國企業自主研發的進程。數字孿生讓中國本土企業實時掌握發電設備運行數據，實時調用，來自應用場景的力量推動技術創新與研發進程。

打通數據節點，實現組件間的數字孿生

只要數據節點能夠打通，組織之間也能實現數字孿生的效果。數字孿生不僅僅是一個產品、一個服務，更是一個觀念、一種紐帶。在數字空間中，組織間的物理隔閡被打破，交互產生數據成為可能。隨著更多數據匯聚到數字孿生場景中，組織之間形成相互依賴、產生集體行動。實時的、活躍的數據匯集地帶是最有價值的地帶，只要數據不斷涌現，就可以迅速、持續地把相關參與方卷入進來。

以KSB為例，通過數字孿生技術完成生產過程實時監測以后，信息中心得以產生價值并搖身變為一個利潤中心。它不僅可以把水泵賣給全世界的水廠（下游廠商），還可以交易另外一個東西——泵的數字化，做水泵的實時監測與運營維護。泵什么時候壞？什么時候需要維護或維修？什么樣的方案對水廠是最經濟的？這對絕大多數水廠來說都是難以回答但卻無法回避的問題。KSB的數字孿生系統可以給出清晰的答案，并在數字空間中大大壓縮成本。

在應用場景里面，帶來商業新機會

數字孿生打破了傳統產業鏈條的角色固化，形成了一些新的價值空間與機會。以前從進原材料、設計、封裝到銷售，不管是供應鏈條、產業鏈條還是生產鏈條，都是有時空距離的。數字孿生可以縮短距離，實時同步。需求可以隨時改變，只要實現中間數據的匯集，各方就能同步做可行性分析、需求校準，在產品還未生產時多方就能夠達成共識了。

杭叉集團股份有限公司（以下簡稱“杭叉集團”）是中國最大的叉車研發制造企業之一，其出口業務遇到的一個棘手問題是，如何應對不同市場的眾多變種需求？比如一個產品，在東南亞市場需要變化，到美國市場，產品的樣式要做一點改變，到了歐洲市場，又要有新東西。這么多變種需求，不僅要杭叉集團應對，還需要上下游合作伙伴的配合，難度指數上升。以前，每張圖畫出來后需要反反復復與各個環節溝通，效率極低。數字孿生的3D選配方案很快就解決了這個問題，效率大大提升（見圖4、圖5）。多樣性產品變種還處在設計階段時，市場調研與市場感知就可以同步啟動了。多方在可重組、可編輯的數字空間中達成共識、意見一致，企業再開始生產。

價值可以閉環，“終于能夠駕馭這股力量了”

價值閉環，釋放出涌現性與生成性

數字孿生釋放價值，至少有兩點新特征。第一，它的數據是實時動態的。之所以叫孿生，是因為完全是實時的交互數據，而且數據每一刻都不能停，價值是實時涌現出來的。第二，它是多源疊加的，一定要出現場景里面。我們看到的智慧高速數字孿生，是高速路、汽車、道路兩旁的一草一木或者其他參與者，這些并不相關的數據來源匯聚并疊加到了一起。

數字孿生不是按照固有邏輯達成對價值的承接與釋放。它不預先設定行動準則，而是先將多方數據匯聚在一起，多種可能性并存。接下來，形成一個數據流動的活動閉環，產生一種閉環向內的力量，將更多主體反復卷進來。參與者有進有出，但動態閉環過程是持續的，源源不絕的動力源頭形成了。最終所釋放的價值形式往往是全新的、反直覺、反現實與反經驗的，與固有經驗與習慣完全不一致，具有涌現性與生成性。

傳統范式認為，企業需要先有一個邏輯、一個價值目標，或者固有業務形態，然后再去看該怎么做，怎么搭建系統。但是，現在應該反過來，除了嘗試搭建可承載交互、持續迭代的數字底座以外，我們沒有直觀邏輯，也沒有目標，更沒有現成的業務。數字孿生促發的管理創新，倒逼企業弱化自己固有角色，給參與者讓出更大的空間。就像智慧高速的數字孿生系統一樣，不是企業有多厲害，什么都能規劃清楚，而是能夠更多地考慮如何把高速路公司等參與者激活，不斷玩出“新花樣”。高速路公司可以發揮的價值空間大了，其參與性和未來的可能性也就逐漸綻放了。

一個價值閉環模型

數字孿生要求其參與者角色不斷變化，大家一起迭代，共同維系數字孿生活躍的價值承載閉環。我們可以把參與者劃分為兩種角色——“指揮家”與“聯動者”。指揮家是價值創造的發起者，聯動者則是價值創造的配合者。每一個參與者的角色往往是兩者的疊加，在數字孿生紐帶作用下在兩種角色之間實時轉換。KSB對生產和交付的泵進行實時監測與運營維護，扮演的是指揮家的角色，水廠積極配合，是聯動者；在泵的使用現場，通過泵的高效運轉創造更大經濟價值，水廠成為指揮家，KSB則發揮了聯動者角色。

如圖6所示，在數字孿生作用下，數據實時交互與動態疊加，參與者在“自我-他者”相對參照與相互映射中，并非保持單一的“指揮家”與“聯動者”角色，而是以兩種角色持續交互與疊加的方式參與其中。隨著價值聯動的展開，新特征得以持續涌現，原有的價值體系變得立體起來，不斷突破價值新空間。“指揮家”與“聯動者”得以新生，聯動方式得以延展，不斷打通物理空間與數字空間的界限。以“生”的方式維系供需“非均衡”的基本常態，通過價值共享與價值共創持續互動，涌現商業新特征、釋放價值新空間，這是一個生生不息的過程。

共同構建價值生態圈層

數字孿生不僅是一個技術工具，更是一個包容多方參與的舞臺。正如圖7所示，在圖上面的“價值圈層”中有指揮家、互補者、聯動者三個角色。這三個角色對應的主體不是固定的，可能是核心企業，也可能是其上下游的供應商與渠道。一個主體的角色也是不斷變化的，這是因為自我與他者的角色轉化與相互帶動，需要結合 “實體空間”和“數字空間”兩個參考系來一起共融。

圖7展示了數字孿生價值圈層的內在關系，即價值的底層力量是數字孿生中數據的實時交互與多維疊加，打通實體空間與數字空間的互動，不斷涌現與釋放的數字聯動能量共同構成價值生態圈層。在組織轉換身份的過程中，還有可能聯動一些原本看似無關的互補者參與到組織價值圈層中。如數字孿生的3D產品配置器就直接把銷售人員、用戶及其他間接人員帶入其中，作為互補者快速參與互動。角色的適時轉變，讓組織能夠與看似不相關的主體交互關聯，共同建構生態圈層并使之逐漸放大。

回到智慧高速數字孿生的案例，四川智慧高速公司不能只參照自己的利益，強硬地充當“指揮家”或規則制定者的角色；往后退，讓出更大的舞臺，新風景會自然涌現。《道德經》中說：“天下之至柔，馳騁天下之至堅。”既可以是一個指揮家，也能順應別人成為聯動者，“美美與共”，釋放數字孿生新天地。