数字孪生-打造生力产品，重塑客户体验

数打造生力字产品，孪重塑客生户体验 未来的“生力产品（LivingProduct）”，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”（LivingBusiness），这样的产品为“生力产品（LivingProduct）”。但要实现这个目标，企业需要克服重重障碍： 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（DigitalTwin）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。 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。 4数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验 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。 图1：产品管理的进化 11010100100 101011011 附加值 10111000111 10010101100 10101011 100111 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 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 “预期目最前佳的水平” 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 “预期未最来佳的水平” “最目佳前水的平”时间 90%30%5年 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： 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。 数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验5 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（DigitalThread）。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。 图2：数字孪生及主线示意 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 优提化升产客品户生体命验周期管理， 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）： 图3：数字孪生优化产品生命周期管理 产组品合概管念理和 系设统计工和程 供应链整合 虚产拟品原仿型真/ 制造工程 质制量造控/制产品发布 运产行品监控售和后维服护务 产品退市 推动产品更和新商：业创新 快速响更应快客：户需求 优化销售和更售好后：服务体验 ·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（GenerativeDesign） ·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 更新：推动产品和商业创新 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（GenerativeDesign），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。 8数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验 更快：快速响应客户需求 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”核心理念，用三维体验平台进行数字化设计和VR建造模拟，提前进行空间可达性、设备可操作性和可维护性评估，从源头上提升设计质量，增强用户体验，并通过智能生产终端以三维模型直接指导生产建造与管理。其设计的改单量约为同类型船舶的40%，工程进度也显著提升，原计划3个月的搭载周期仅花了31天。1 1来源：http://www.zgsyb.com/html/content/2019-03/22/content_951975.shtml 数字孪生：打造生力产品，重塑客户体验9 更好：提升产品购买和售后服务体验 数字孪生可提供沉浸式和差异化的购买体验来推动与客户的互动。营销内容将根据最新的工程数据自动生成，并且可适用于多种媒介 （网络、视频等），并能根据客户选择的配置动态生成VR/AR体验，让客户能体验产品及其与环境的互动方式。例如，将工程数据转换为真正沉浸式的产品体验和虚拟应用，使得汽车用户可通过交互式应用定制化选择汽车外观与内饰，360°旋转汽车，为消费者带来全新的汽车体验。 对销售人员来说，他们还可以实时查看最新的产品型号，并根据产品生产的实时状况 （比如因某个零件供应问题导致产品交货推迟），为客户配置最优订单。 售后市场服务是制造企业一大重要收入来源，特别是对航空航天、装备制造业、汽车等长生命周期的大型设备制造行业格外重要。但在售后服务市场，制造企业不但要与第三方服务提供商进行激烈竞争，还往往因为缺少产品运行状况的信息，难以及时主动地提供客户需要的服务。有了数字孪生后，企业可开展健康管理、远程诊断、智能维护等售后服务。例如，企业能及时对产品的功能实施远程更新，升级和修复；并通过对产品运行数据的分析