数字孪生创造更多商业价值

当前有很多关于数字孪生的讨论。每个人对它的定义各不相同，一个简单的搜索会产生相当多的结果和定义。如今，大多数数字孪生的定义通常来自于供应商。每个人都创建了自己的定义来强调他们的关注点和竞争优势。

数字孪生的一些定义包括：连接的产品，产品的3D设计或仿真模型——这正是西门子数字工业软件多年来一直在做的事情。

图片来源：西门子

在2020年西门子媒体和分析师会议上，西门子全球副总裁，负责全球销售和客户的StuartMcCutcheon，讨论了数字孪生如何帮助推动创新和商业价值，以及西门子广泛的解决方案产品是如何提供全面的数字孪生方案的。

当前，工业企业正在使用数字孪生解决一些业务难题。它们涉及：缩短设计时间和制造生命周期，同时管理越来越多越来越复杂的产品复杂；从产品数量到产品组合的变化，使工业企业对市场需求的变化更加敏感，数字孪生推动了创造了新的商业价值。

西门子全球副总裁Stuart McCutcheon

“当你浏览这些定义时，你会发现它们有几个共通点。数字孪生是对物理对象的虚拟再现。它会随着物理对象的变化而变化，这是数字孪生的基本特征。”Stuart解释道。

什么是数字孪生？

“西门子对数字孪生的概念有着更为精确的理解。有些人认为一个产品可以有多个数字孪生。但我们的观点是，一个产品只有一个数字孪生，它包括并支持多个生命周期阶段，以及物理行为的各自表示和模型。当我们描述一个全面的数字孪生的特征时，理解这个概念是很重要的。”Stuart说道。

西门子认为数字孪生必须是全面的，并具有以下特征：1）精确的虚拟再现，与物理产品配置或在任何时间点的工艺流程和步骤完全匹配；2）它伴随产品的整个生命周期，以模拟、预测和优化产品或生产系统；3）随着产品变得越来越复杂，它需要更复杂的模型来定义其行为。因此，数字孪生的复杂性直接关系到产品的复杂性。

西门子 Xcelerator 架构图 （图片来源：西门子）

一个产品具有一个数字孪生，多个支持的再现形式，视图或模型。一个复杂的数字孪生可以包括模型、CAD、CAE、二进制软件、ECU、线束模型，已发布的BOM等。

Stuart解释说，数字孪生会随着时间的推移而发展，就像产品一样，具有配置、版本和相互关系。闭环数字孪生提供了一个集成的反馈系统，可以定向在物理产品与其数字孪生之间进行验证、比较、优化甚至控制行为，例如远程山顶上的风车，向其变速箱以及从齿轮箱发送传感器数据，来驱动可以预测变速箱性能和磨损的仿真模型。

数字孪生的维度

全面的数字孪生具有不同的维度和复杂度，具体取决于其再现的物理产品的复杂性，例如数字孪生生命周期；数字孪生跨域；跨域跨生命周期建模；更改管理和模拟模型的配置，以建模为资产；闭环数字孪生；大量复杂的资产。

Stuart说：“我们考虑的第一个维度是行业和细分市场。每个行业都有不同的特征和业务驱动因素。高科技公司具有快速的设计周期，可大量生产产品，并且客户生命周期相对较短。而其他企业，例如造船商需要花费数十年的时间来设计和制造单一产品，将其投入使用并维持数十年。因此，当我们审视数字孪生可以带来价值的地方时，我们总是从行业的角度来考虑，看看我们可以在哪里带来最大的价值。”

在2019年的分析师年会上，西门子正式宣布推出Xcelerator。Xcelerator是一个软件产品组合，由西门子工业互联网平台MindSphere提供底层支持。该组合中包含产品生命周期管理软件PLM、电子设计自动化软件EDA、应用程序生命周期管理软件ALM、制造运营管理软件MOM、工业互联网平台MindSphere以及SaaS应用Teamcenter。

为了让所有Xcelerator的使用者都能够方便上手，并创建可追踪的数字线程（DigitalThread），Xcelerator将Mendix低代码平台与原有的软件产品打通，让任何使用者不需要编程经验，就可以轻松利用Mendix开发环境，创建、集成和扩展现有的数据和系统。

具体而言，Xcelerator的杀手锏包括三个：1）全方位的数字孪生；2）个性化配置；3）灵活开放的生态。

数字线程为数字孪生提供访问（Access）、整合（Integrate）和转换（Transform）的能力，目标是贯通产品生命周期和价值链，实现全面追溯、双向信息共享和价值链协同。数字孪生是对象、数据。数字线程是方法、通道、接口。数字线程交换和处理数字孪生的相关信息。MindSphere连接实体产品/资产，从这些资产中收集和管理信息，例如从传感器收集的时间序列数据流。Teamcenter管理着整个生命周期中的数据，包括数据的版本和配置，并管理所有信息（如设计。机械电气软件、仿真和制造服务）。

总结

西门子一直倡导并致力于打造数字孪生的闭环。从生产和设计开始，建立起产品和性能的数字孪生，实现制造、集成、测试的闭环，从而持续优化产品。数字孪生不是物理世界的平行复制，而是与现实互联互通，带来了切实的商业效益。

Stuart说：“数字孪生提供了真正的商业价值，您可以从生命周期的任何阶段开始——在产品设计或制造现场。西门子数字孪生系统在整个生命周期领域提供全面的功能和集成。”

西门子的产品数字孪生模型支持从子系统（例如电气，机械，热，能量等）开始分步构建产品孪生模型。闭环数字孪生使各个过程阶段无缝链接以创建一致的、相互连接的模型和环境数据集。“最佳实践是将数字孪生与其物理对象连接起来，在整个生命周期中保持同步和可追溯性，包括配置、版本、修订、服务，位置更改以及数据和系统互连的更改。”Stuart最后补充说。

作者：KathrynGerardino-Elagio，本刊驻东南亚地区编辑

编译：马珺