德勤工业4.0、数字化制造企业和数字化供应网络系列报告 工业4.0与数字孪生 制造业如虎添翼 工业4.0与数字孪生 德勤咨询有限公司的供应链与制造运营业务组助力企业了解并把握机遇，运用工业4.0技术，建立 数字化供应网络，进而实现企业战略目标。我们拥有增材制造、物联网和数据分析方面的精深洞 见，能够协助企业重新评估人才、流程和技术，以适应先进制造实践日新月异的变化发展。 封图：J.F. PODEVIN 制造业如虎添翼 目录 前言?|?2 数字孪生：定义与价值?|?3 创建数字孪生?|?6 提升商业价值?|?9 如何着手部署?|?11 结语?|?13 尾注?|?14 1 工业4.0与数字孪生 前言 生产流程数字化趋势日益明显，已是大势所趋。受此趋势影响，大量企业努力寻求 有效策略，以期从运营和战略层面推动实际价值的创造。 数 字化解决方案的确能够为企业带来巨 大价值，达到互联智能技术出现前无 法企及的水平 。数字孪生是近期的热 门概念：物理实体或流程的准实时数字化镜像 ， 有助于企业实现绩效提升。 数字孪生能够让企业更加快捷地检测和解决实际 问题，提高预测精准度，设计和生产出更加优质 的产品，并最终更好地服务客户。有了这种智能 架构设计，企业能够以更快的速度不断创造价值 和收益。 直至今日，由于数字技术能力有限，且计算、存 储和宽带成本过于高昂，数字孪生及其海量数据 处理对于多数企业来说仍是一个难以掌控的领域。 一家企业很难在创建数字孪生过程中同时覆盖以上 所有领域。创建数字孪生的关键在于先从某一领 域入手，在该领域创造价值后再继续推广到其他 领域。但在此之前，企业首先应当了解数字孪生 的定义和创建方式，以免在创建数字孪生的过程 中不知所措。我们将在下文对数字孪生进行探讨， 包括其定义、创建方式、如何驱动价值创造、典 型的实际应用以及企业如何为数字孪生规划做好 相关准备。 但近年来，这些不利因素已大大减少。成本的大 1 幅降低和能力的显著提升引发了巨大变化 。企业 领导人得以综合信息技术和运营技术 ，创建和利 用数字孪生。 2 数字孪生为何如此重要？企业为何应当考虑采用 该技术？利用数字孪生，企业能够自设计和开发 阶段起，以数字化的形式完整记录整个产品生命 周期。企业因此不仅可以了解产品设计 ，还能了 解产品的生产系统和实际应用情况 。创建数字孪 生有助于企业加快新品上市速度 ，优化运营，改 善不足，开发新的经营模式，进而提高收益。 2 制造业如虎添翼 数字孪生 定义与价值 数 认为，数字孪生是一件成品的综合模型 ，可反映 字孪生在业界和学术界有多种不同的 数字孪生应用于生产流程 定义。但业界和学术界均未对数字孪 生的流程层面给予足够重视。部分定义 数字孪生主要用于复杂资产或流程建模 。复杂资 产或流程会与周围的环境发生不同形式的交互作 用，因此很难在整个产品生命周期内开展结果预 产品的所有生产缺陷；同时该模型还将随着产品 3 其 测。8数字孪生的创建可结合各种不同的实际情况 以实现不同目的。例如，数字孪生有时会用于模 拟喷气式发动机和大型矿用卡车等复杂部署资产， 以监测和评估资产使用过程中的磨损和压力承受 情况。该类数字孪生应用所产生的重要信息将影 响未来的资产设计。风电场可通过数字孪生了解 运营效率低下的原因。除此之外还存在大量其他 ， 的使用持续更新，反映产品的消耗磨损情况。 他一些广泛采用的定义认为 ，数字孪生是基于传 感器所建立的某一物理实体的数字化模型 ，可模 拟现实世界中的具体事物。 4 从根本上讲，数字孪生是以数字化的形式对某一 物理实体过去和目前的行为或流程进行动态呈现， 有助于提升企业绩效。数字孪生以针对众多层面 持续、实时开展的大量物理世界数据检测为基础。 该等检测可通过数字化的形式对某一物理实体或 流程进行动态呈现，从而有效反映系统运行情况。 企业可根据所获得的信息采取实际行动 ，例如调 整产品设计或生产流程。 与部署资产相关的数字孪生应用情况。 9 从根本上讲，数字孪生是以 数字化的形式对某一物理 实体过去和目前的行为或流 程进行动态呈现，有助于提 升企业绩效。 数字孪生不同于传统的计算机辅助设计（CAD）， 也并非另一种以传感器为基础的物联网解决方 案。 设计完全局限于计算机模拟的环境中 ，在复杂环 境建模方面取得了一定成效； 5 数字孪生的功能远高于这两者。计算机辅助 6 物联网系统的功能 比数字孪生简单，可用于位置检测和整个组件的 诊断，但无法对不同组件间的相互作用和整个生 命周期过程进行检测。 7 将数字孪生应用于部署资产能够提供深刻洞见 ， 而将数字孪生应用于生产流程则能够产生功能强 大的应用程序。图1呈现了物理世界中某一生产流 程的模型