2018汉诺威工博会系列 – SAP数字化双胞胎网络
Digital Twins数字化双胞胎，被看作传统制造企业进行数字化转型的基石。上一篇讲到，制造业企业主要从企业内、企业间、产品侧、用户侧四个方向展开数字化转型的具体工作。推动企业在业务管理运营方式、产品、业务模式等方面进行数字化创新，打造数字化智慧企业。以企业业务模式创新为例，智慧服务被认为是推动企业从单纯的产品销售到向用户提供整体解决方案的重要战略，是企业数字化转型的核心举措之一。那么，智慧服务通过什么方式向客户提供？计费方式如何计量？其中的一个重要途径就是通过数字化双胞胎获取客户方所运行设备的相关信息以提供相关服务，并通过数字化双胞胎的使用次数及运行时间来计费。据报道，GE在其工业互联网平台Predix上已经建立了近百万个数字化双胞胎。当然，数字化双胞胎的使用场景远不止与此，下面是一部分典型场景：
传统的数字化双胞胎概念主要强调的是物理实体与数字虚体之间的静态数字映射，是将军工行业数十年前提出的数字样机概念(DMU，DigitalMock-up)在飞速发展的基础设施(比如计算能力)的加持下通过CPS(Cyber PhysicalSystem)的定义框架进行重新展现。
数字样机概念的提出，使工业产品尤其是像飞机、火箭这样的复杂产品在其研发过程中，可以在虚拟环境中对进行虚拟设计、虚拟仿真、虚拟装配等等，大大提高了设计效率，节省设计成本，缩短了从设计到制造交付的周期。而这一成功经验随后也被推广到了汽车，装备制造等其他行业，并取得了显著效果。
以波音787为例，其数字样机充分利用基于模型定义(MBE，ModelBased Definition)的数字化设计与制造技术，抛弃了低效的二维工程图样，将MBD模型作为产品设计、产品定义、制造执行的唯一依据，大大提高了研制效率。
数字化双胞胎的主要组成特征包含三点：
模型，建立描述数字化双胞胎的数字框架，包括数据结构、元数据等，工业产品会参考自身所处行业的相关标准体系来作为建立对应模型的参考；
数据，指描述数字化双胞胎所需的所有相关数据，包括模型数据、时间序列、元数据、特征值、参数值等；
唯一性，是指每一个物理实体都有且只有唯一对应的数字实体；
而基于数字化双胞胎的主要动作行为包括：
监控，操作者可以通过通知等不同方式按照不同的颗粒度获得数字化双胞胎的实时状态；
分析，操作者可以对数字化双胞胎的状态信息、运营数据等基于特定规则，通过不同的算法进行分析，实现业务目的，比如诊断、预测、指导等；
控制，指操作者可以通过数字化双胞胎控制实体设备；
仿真，指操作者可以通过数字化双胞胎模拟或测试实体行为；
另外，数字化双胞胎的另一重要特征是实时性，在不同业务场景中，数字化双胞胎需要能够“实时或者准实时”地保持虚体和实体之间的同步，而IOT、大数据、边缘计算、机器学习、预测分析等新兴技术在保持数字化双胞胎的实时性方面起到了非常关键的作用。
随着中国制造2025、德国工业4.0、美国工业互联网等战略理念的逐步深入，数字化双胞胎技术也随之演变发展，目前，已经拓展到从产品设计到生产工程到产品制造到维保服务的端到端贯通。除了传统数字化双胞胎理念的持续拓展，我们发现，企业基于不同的业务目的也需要建立不同类型的数字化双胞胎：打造数字化精益工厂需要建立工厂的数字化双胞胎；节约设备维保成本、减少设备宕机、提高维保效率需要与设备制造厂商一起建立生产设备的数字化双胞胎；为客户提供产品延伸服务需要建立自有产品的数字化双胞胎等。
从技术理论层面看，MBD是基于模型的系统工程理论(ModelBased System Engineering，MBSE)在工业制造领域的实例化应用，MBSE(或者说所有的系统工程)包含技术过程和管理过程两个层面，技术过程通常遵循V型的分解-集成框架：
在项目管理(或者业务管理)过程中，一直以来，基于模型的思路虽然理论上解决了过程一致性问题，但在复杂产品研制过程中频繁变更的大背景下，如何让所有相关方在正确的阶段、以正确的方式获取唯一正确的信息(有点绕嘴)始终是MBSE实施过程中的最大痛点，专业领域称之为合理模型框架的建立与选择。拓展至更广义的装备制造业，(移动)互联网、物联网的成熟极大地影响了ToC(面向消费者)制造业企业对用户需求的打开方式(比如消费电子)，而这一影响已经开始拓展到ToB(面向企业客户)的领域，在需求快速获取-产品设计-制造交付-售后服务的产业链上，企业经营者需要在充分利用MBSE价值的同时解决其固有痛点。
为此，SAP提出了数字化双胞胎网络(Network of Digital Twins)概念，横跨企业研发、生产、供应、销售、服务的全价值链，同时通过数字化双胞胎网络连接产业链上的利益相关方如第三方设计厂商、制造商、供应商、服务提供商、最终用户等，以支持企业全方位的数字化转型。
在模型构建方面，SAP数字化双胞胎网络强调根据不同的业务阶段建立不同类型的支撑模型，下图是SAP数字化双胞胎网络模型框架以及逻辑流程及方案架构：
SAP数字化双胞胎网络的提出，可以使企业业务在数字(云)端实现闭环运行，有效整合企业整体IT管控平台与生产设备运营、自有产品在客户端的使用等相关OT技术，拓展企业运营边界。
文章转载自公众号SAP智造社区
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