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麦肯锡报告:什么是数字孪生技术?

12个月前 (12-04)行业资讯

麦肯锡报告:什么是数字孪生技术?


远望智库开源情报中心   忆竹  编译


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一.数字孪生的概念


       

数字孪生是一个物理对象、人或过程在其环境的数字版本中的数字表示。数字孪生可以帮助组织模拟真实情况及其结果,最终使其做出更好的决策。

如果你有一个自己的副本,你会做什么?一个在各方面都与你一模一样的数码分身,对你的住家、工作场所、邻居或城市进行精确的数码渲染?更好的情况是:如果你的数字版本——你的数字孪生——不受伤害、痛苦或尴尬的影响,会怎么样?人们对各种可能性感到困惑。简单地说,你可能会对结果更有把握地为自己做决定。

在商业中,这种高度的确定性是非常有价值的——而新兴的数字孪生可能有助于实现这一点。

简而言之,数字孪生是一个物理对象、人或过程的虚拟副本,可以用来模拟其行为,以更好地理解其在现实生活中的工作方式。数字孪生链接到来自环境的真实数据源,这意味着孪生实时更新以反映原始版本。数字孪生还包含一层来自数据的行为洞察和可视化。当在一个系统内互连时,数字孪生可以形成所谓的企业元宇宙:一个数字的、通常是沉浸式的环境,它复制并连接组织的每个方面,以优化模拟、场景规划和决策。

有几种不同类型的数字孪生。首先,有一个产品孪生,这是一个产品的代表。这种数字孪生可以包括生命周期各个阶段的产品,从最初的概念设计和工程到完整的功能,这意味着您可以获得产品的实时数据,就像它在使用中一样。产品孪生的一个很好的例子是你可能已经放在口袋里的东西:谷歌地图是地球表面的数字孪生。它链接实时交通数据,以帮助优化您的上下班通勤。

其他类型的数字孪生包括代表整个制造设施的生产工厂孪生,或者采购和供应链孪生,也称为网络孪生。最后,基础设施建设是指有形基础设施,如高速公路、建筑,甚至体育场。

数字孪生有潜力提供更敏捷、更有弹性的运营。首席执行官们并没有失去他们的潜力;麦肯锡的研究表明,大型企业中70%的首席技术官已经在探索和投资数字孪生。

二、数字孪生能给一个组织带来什么样的价值?


       


数字孪生可以带来最大价值的领域之一是缩短上市时间。数字孪生可以实现产品设计的快速迭代和优化——比物理测试每一个原型要快得多。更重要的是,数字孪生可以显著提高产品质量。通过在整个制造过程中模拟产品,可以更早地发现设计中的缺陷。

麦肯锡高级顾问威尔·罗珀说,“首先利用数字制造孪生的公司,将真正撼动他们所在的市场。”最后,通过镜像服务中的产品,可以创建设计如何运行的单一真实来源,允许实时调整或重新设计。

麦肯锡已经看到,通过开发客户的数字孪生,让这些客户充分互动并沉浸在公司的产品中,组织的收入增加了10%。例如,戴姆勒开发了“顾客孪生”,让顾客不用坐在方向盘后面就可以“试驾”汽车。

三、数字孪生如何影响一个组织的环境可持续性?


       


产品数字孪生在改善可持续发展方面特别有帮助。这些数字孪生可以帮助组织减少产品设计中使用的材料,以及提高产品的可追溯性,以减少环境浪费。消费电子产品制造商通过使用数字孪生对可持续性做出了重大改进,减少了大约20%的废料。

构建和扩展数字孪生需要三步走的方法:

1.创建蓝图。蓝图应该定义一个组织将追求的孪生类型,构建它们以最大化价值和可重用性的顺序,它们的能力将发展的方式,以及它们的所有权和治理结构。

2.构建基础数字孪生。一个项目团队将在接下来的三到六个月内构建基本的数字孪生。这一阶段从组装核心数据产品开始,它支持可视化的开发,并允许数据科学专业人员构建一个或两个初始用例。

3.提升能力。一旦数字孪生开始运行,组织可以通过添加更多数据层和分析来扩展其功能,以支持新的用例。在这个阶段,组织经常通过使用人工智能和高级建模技术,从简单地表示资产、人员或流程发展到提供模拟和处方。

四、从数字孪生到企业元宇宙的旅程是怎样的?


       

公司可以用一个数字孪生开始他们的企业元宇宙之旅,以一个数据产品为模型。数据产品提供了高质量、随时可用的数据集,组织中的人员可以轻松访问和应用这些数据集。它应该是一个单一的、可重复使用的真实来源,随着时间的推移而增强,可以作为未来使用的基础。

最终,第一个数字孪生可以基于对行为数据的学习而进化,最终提供越来越强大的预测能力。组织从那里可以创建多个互联的数字孪生来模拟不同实体之间的复杂关系。这可以为更复杂的用例生成更丰富的行为洞察,并创造更大的价值。例如,一个组织可能会将其客户的数字孪生与零售店、库存、销售和客户流程连接起来。为此,该组织可以开展以下工作:

—模拟业务和市场变化对零售店的端到端影响;

—创建真正的全渠道体验,提供跨渠道的无缝暂停和恢复客户旅程;

—通过响应客户偏好的变化来优化商店布局;

—根据销售额、员工绩效和当地商店的特点评估不同的薪酬和人员配备模式;

最后,一个拥有健康的数字孪生网络的组织可以在创建企业元宇宙所需的附加技术上更进一步。例如,零售商可以将其零售商店的数字孪生与其仓库、供应链、呼叫中心等的数字孪生连接起来,直到组织的每个部分都被复制。

五、一些公司是如何使用数字孪生的?


       

对数字孪生的关注,加上快速发展的支持技术,正在刺激市场预计到2026年数字孪生投资将超过480亿美元。我们已经看到了一些高级实现:

—阿联酋航空新西兰队。帆船环境、船只和船员的数字孪生使阿联酋新西兰队能够在不实际建造的情况下测试船只设计。

这使得冠军帆船队能够评估数千个——而不仅仅是数百个——水翼艇设计。

—百威英博。酿酒和供应链数字双设备使酿酒商能够根据活动条件调整输入,并能自动补偿生产瓶颈(例如,当大桶装满时)。

—苏菲体育场。为了帮助优化体育场管理和运营,数字 孪生聚合了多个数据源,包括关于体育场结构的信息和实时足球数据。

—太空部队。美国武装部队的这个分支正在创建一个数字化的太空孪生,包括外星物体和卫星的复制品。

— SpaceX。SpaceX的Dragon capsule航天器的数字孪生使操作员能够监控和调整轨迹、负载和推进系统,以最大限度地提高运输过程中的安全性和可靠性。

六、一个组织如何开始构建它的第一个数字双胞胎?


       


组织实施数字双胞胎需要的一个关键因素是数字成熟度。这实质上意味着数据:从测试和实际环境中提供可靠数据的高质量数据基础设施,以及构建和维护该基础设施所需的人才。

但这并不意味着组织需要复杂或动态的环境才能从数字孪生中受益。一些公司成功地将牙刷这样简单的产品配对,以获得实时的客户反馈。然后,一旦初始用例建立,组织可以添加更多层的信息和实时反馈来进一步改进孪生。


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