1.6.2 相關企業的推動

1 西門子

西門子的核心價值主張和技術路線就是通過數字化技術打造三個“數字化雙胞胎”，即在企業的研發環節，建立企業所要生產、制造的產品數字化雙胞胎；企業在規劃的產品被研發出來，準備制造時，建立包括工藝、制造路線、生產線等內容的生產數字化雙胞胎；當產品和生產線投入使用時，建立反映實際工作性能的性能數字化雙胞胎（見圖1-6）。建立三個數字化雙胞胎后，還應該考慮背后數據的互聯互通，產品加工和交付的過程中產生的大量運行數據可用于與設計數據比較，數據的一致與否以及如何保持設計和實際數據的一致性是生產力和創新力的重要驅動，并以此促進下一代產品的迭代更新。而保持互聯互通的關鍵要素就是成熟的工業軟件及底層支撐技術。西門子在產品研發與制造過程以及工廠管理的完整價值鏈上提供三個數字化雙胞胎創建和互聯互通的一體化解決方案。從產品研發階段的NX三維設計及仿真軟件、Teamcenter產品生命周期管理軟件，到COMOS工廠工程設計軟件、TIA博途全集成自動化平臺、Simatic IT生成管理軟件，再到PSE工藝過程模擬軟件、Mendix低代碼平臺、MindSphere云平臺等，西門子以近乎完美的產品組合來打造現實與虛擬的融合，將數字化雙胞胎應用到貫穿產品研發到車間生產的工業場景和流程中。

2 達索

達索系統是三維建模的重要軟件之一。經過40余年的沉淀，其在與波音、空客、寶馬、奔馳、格力、美的、阿迪達斯、愛馬仕等不同行業的大客戶合作過程中積累了深厚的技術與行業經驗，完成了三維建模到仿真建模再到三維體驗的更新升級與換代。達索憑借航空業CAD設計軟件的沉淀以及收購策略，建立了復雜的產品線。2012年，達索提出3D EXPERIENCE戰略，并于2014年推出3D EXPERIENCE平臺，通過統一的平臺架構，把旗下的產品逐步統一到一個平臺上，實現了設計、仿真、分析工具（CATIA、DELMIA、SIMULIA等）、協同環境（VPM）、產品數據管理（ENOVIA）、社區協作（3DSwym）、大數據技術（EXALEAD）等多種應用的打通，覆蓋了航空航天、交通運輸、工業設備、高科技、能源等11個行業。可以說，3D EXPERIENCE是達索在對數字孿生技術深入思考后給出的獨特、完備的解決方案，著重強調體驗一致性、原理一致性、單一數據源、宏觀與微觀統一。除了瞄準智能制造、智慧城市等數字孿生技術的典型應用領域外，達索還積極探索生命科學這一面向未來的領域，在數字化人體、醫療設備、藥品研發、臨床試驗等多方面積極布局，提出了數字化革命從原來物質世界中沒有生命的“Thing”擴展到有生命的“Life”的前沿概念。

3 ANSYS

ANSYS公司因有限元分析而出名，其以仿真為基礎，從仿真的角度出發認識數字孿生。他們認為，“要充分實現數字孿生所蘊藏的巨大價值，仿真是重要途徑”。ANSYS Customer Excellence總監Peyman Davoudabadi博士將數字孿生的技術架構概括為五個方面：系統級支持、控制系統、完整技術平臺、基于物理場的仿真和集成數字孿生生態系統。通過構建的數字孿生系統在完成物理資產數字化的前提下，廣泛引用多工況仿真技術實現了設計、運行、服務的產品全生命周期應用。ANSYS擁有一整套仿真解決方案，包括平臺、物理知識和系統功能，集成多款建模仿真軟件（見圖1-7）。ANSYS Twin Builder平臺作為數字孿生分析的最終載體，支持組件、子裝配體、系統等不同層級的數字孿生體構建，并準確反映各部件間錯綜復雜的作用關系，完成系統全方位描述。ANSYS提出的基于仿真的數字孿生解決方案數據依賴性低、模型成長性好，能有效降低設計、生產、維護、工程變更成本，具有高洞察力，可預見潛在故障，用于未來產品改進與重新設計。以奧地利最大的電力供應商Verbund為例，其每臺渦輪機的任何計劃外停機成本高達每小時6萬美元，所以Verbund希望預測其渦輪機在不同負載條件下的磨損情況，以優化渦輪機的輸出。通過應用數字孿生優化渦輪機的運行，Verbund每年可為每臺渦輪機節省約10萬美元，而Verbund運營著120多個工廠，可以部署多達120個數字孿生。

為加速不同行業的數字孿生應用，2020年5月，美國ANSYS公司、微軟公司、戴爾公司、Lendlease公司等共同宣布成立數字孿生聯盟，旨在制定數字孿生路線圖及行業應用指南，開發相關標準，增強數字孿生的可移植性和互操作性，推動數字孿生技術在更多行業的應用。該聯盟成立短短幾個月，就已經吸納了來自全球政府機構、工業界、學術界的會員單位150余家。美國空軍研究實驗室、通用電氣公司、諾格公司等軍工巨頭均是該聯盟的創始成員，其在數字孿生技術應用方面的成功經驗將為加速數字孿生技術的推廣應用奠定堅實基礎。

2020年8月，數字孿生聯盟與工業互聯網聯盟達成協議，希望加快數字孿生技術的開發、應用速度并創造經濟效益。其聯合活動主要包括：在標準化要求方面進行協作；通過協調技術組件及其他要素來實現互操作性；協調在術語、安全、模型、支撐技術等方面的工作，以便在各領域中獲得應用；組織進行信息交流，聯合召開研討會和進行市場營銷。

4 微軟

微軟是數字孿生的一個軟件解決方案供應商，其作為IT企業代表，主張云與AI結合的數字孿生體戰略，并在2018年發布了Azure Digital Twins平臺，提供了全面的數字模型和空間感知解決方案，可應用于任何物理環境。該平臺是一個服務型平臺（PaaS），可基于整個環境的數字模型創建孿生體。這些環境可能是建筑物、工廠、農場、能源網絡、鐵路、體育場等，甚至是整個城市。這些數字模型可用于獲取洞察力，以推動產品改進、運營優化、成本降低和客戶體驗突破。其創新性地使用空間智能圖來模擬人、地點、設備、環境之間的復雜關系，支持全面的信息互聯與雙向通信，可接收物聯網及業務系統的輸入作為驅動數字孿生體的數據，能夠從狀態屬性、事件觸發、組件關系等多方面對模型進行描述，并保證數字孿生體的實時同步更新。此外，Azure具有強大的服務生態（Azure AI、Azure存儲、Office 365），能夠提供完備的數據存儲與歷史回溯等服務。借助云服務與全面互聯的技術基礎，用戶可了解到整個系統的實時運行狀況，完成遠程監控和基于智能算法的預測性維護。

5 美國參數技術公司（PTC）

PTC擅長將數字孿生技術與增強現實技術結合，讓數字孿生體變得更加形象化、場景化、更富真實感，強調數字世界與物理世界的緊密相連，以此探索企業數字化轉型的本質。借助增強現實技術和已構建完成的數字孿生體，系統可根據用戶、場景等不同需求，將不同的虛擬信息等準確無誤地疊加到現實的物體之上，廣泛應用于產品設計與動態信息展示、員工實操培訓、施工現場設備維護、專家遠程協同作業、可視化裝配指導、客戶定制化生產等多個工業應用場景中，能有效提高效率并降低成本，克服工程、制造、服務、銷售和營銷等多方面的挑戰。圖1-8為數字孿生與增強現實在汽車行業的應用示意。

6 通用電氣（GE）公司

GE公司收集了大量資產設備（如航空發動機）的數據，通過數據挖掘分析，能夠預測可能發生的故障和時間，確定故障發生的具體原因，GE公司近年來格外重視數字孿生技術的應用與探索。GE公司具有基礎平臺軟件研發和推廣能力，借助Cloud Foundry開源框架構建通用PaaS（平臺即服務）平臺，技術實力強，對各領域有較透徹的理解，具有較強的競爭力，占有較大的市場份額。公司已投資建立工業資產的高保真數字孿生模型，到目前已建立了如齒輪和發動機數字孿生模型，并宣稱有數十萬生產中的數字孿生實例。以風力機為例，Predix提供的通用數字孿生體必須針對特定電廠的具體風力機進行定制。Predix中的風力機通用模型包含：具有材料和組件細節的PLM（產品生命周期管理）系統信息、三維幾何模型、可根據物理算法預測行為的仿真模型等。