【导语】 随着工业4.0及中国制造2025战略持续推进，德国巨头“数字化双胞胎”势必会引发新一轮的数字化制造风潮，同时对全球制造业的数字化发展都将产生深远的影响。

新的市场格局下，全球制造业都面临着提高效率和灵活性，以及缩短产品上市周期等挑战。

作为工业4.0的主要发起者，基于对未来制造“数字化”理念的诠释，西门子推出的“数字化双胞胎”（Digital Twin）的概念及解决方案，让制造企业可以有效利用数字化工具提升竞争力。

德国巨头的数字化双胞胎之路——

2016年，西门子首次推出“数字化双胞胎”（Digital Twin）的概念及解决方案；

2017年，西门子以“数字化双胞胎”为核心的数字化企业解决方案入选2017“世界智能制造十大科技进展”；

2018年，西门子在汉诺威工业博览会中以“实现数字化企业——正当时！”为主题，再度对外推介“数字化双胞胎”；

而此前刚落幕的2018深圳机械展，西门子针对华南地区的机床企业，打造“机床数字化制造”主题，重点展示了“数字化双胞胎”与机床行业的关联。

而今，随着工业4.0及中国制造2025战略持续推进，德国巨头“数字化双胞胎”势必会引发新一轮的数字化制造风潮，同时对全球制造业的数字化发展都将产生深远的影响。

数字化双胞胎是什么

“数字化双胞胎”将如何改变制造业的未来？

首先，我们要理解“数字化双胞胎（Digital Twin）”是什么。其实，

这个概念最早是被使用在美国的军事和航空领域。因为它既形象又好记，很快就成为谈论工业4.0的流行词汇。它是一种拟人化的说法，分指现实世界以及利用数字化技术营造的与现实世界对称的数字化镜像。

如果以家用电脑为例，Word文档和打印出来的文稿就是一对双胞胎。以导航软件为例，城市中的实体道路和软件中的虚拟道路也是一对“数字化双胞胎”——人们在导航软件中模拟交通场景，做出最佳出行决策，就是”数字化双胞胎”技术在日常生活中的一种应用。

在企业运营中则会出现三对“数字化双胞胎”。

在产品研发领域，可以虚拟数字化产品模型，对其进行仿真测试和验证，以更低的成本做更多的样机。

在生产管理领域，可将数字化模型构建在生产管理体系中，在运营和生产管理的平台上对生产进行调度，调整和优化。

在设备管理领域，我们可以通过模型模拟设备的运动和工作状态，实现机械和电器的联动。

西门子“数字化双胞胎”

2018年，西门子在SIMM智能制造智慧工厂主题会议中，指出数字化双胞胎是西门子数字化企业解决方案的核心理念。

西门子“数字化双胞胎”理念便涵盖了“产品数字化双胞胎”、“生产工艺流程数字化双胞胎”和“设备数字化双胞胎”，可覆盖从产品设计、生产规划、生产工程、生产执行，直到服务的全价值链的整合及数字化转型，在虚拟环境下完整真实构建整个企业的数字虚体模型，在产品研发设计和生产制造执行环节之间形成一条双向数据流，实现协同制造和柔性生产。

数字化双胞胎的工作原理

数字化双胞胎的工作原理可以高度概括为以下几个步骤：

● 准确的将现实世界以数字化的方式表达出来；

● 利用数字化使得现实和虚拟世界无缝连接；

● 创造一个产品/流程/设备的数字孪生模型；

● 模拟/仿真/分析/虚拟调试现实世界中发生的问题或未知的领域；

● 回到过去，解决问题；预测未来，减少失败；

● 将产品创新以及制造的效率和有效性提升至全新的高度；

● 准确的将现实世界以数字化的方式表达出来。

 “数字化双胞胎”已经被应用在了西门子工业设备Nanobox PC的生产流程里。通过这台神奇的时光机器实现了从产品设计直到制造执行的全过程数字化，并且创造了一条数字线程，关联期间的所有步骤。

最终，设计可以直接转化为实际成果，并实现了计划和生产系统的实时更新和同步，策略和细节都准确无误，生产完全按计划执行，绩效也实现了最大化。

使高效的大规模定制化生产成为可能

“作为全球唯一能在产品研发与制造过程，以及工厂管理的完整价值链上提供‘数字化双胞胎’的企业，西门子可以帮助企业实现端到端的数字化，使高效的大规模定制化生产成为可能。”西门子（中国）有限公司执行副总裁、数字化工厂集团总经理王海滨表示。

西门子的数字化双胞胎不是某一款软件，也不是某一个平台的功能，而是利用信息化和数字化技术，结合西门子的硬件系统，形成的一个解决问题的思路。

数字化双胞胎解决问题的逻辑，就是在虚拟世界当中，利用包括SIMATIC IT、PLM TEAMCENTER、MES和NX等在内的软件系统，构建一套完整的，与现实世界互相对应的数字化模型，通过在虚拟的数字化世界当中充分模拟、分析和比较现实世界的物理场景，利用模型之间理想化的“孪生”特征，以数据的形式驱动现实世界的电气和自动化装置等硬件设备，从而实现虚拟世界对现实世界的驱动；同时，通过传感设备等收集和分析来自现实世界的反馈数据，改变和优化虚拟世界。

数字化双胞胎并不是理论层面的讨论，这已经是现实。

西门子在德国和中国建立的数字化工厂——西门子德国安贝格电子制造工厂（简称EWA）和西门子工业自动化产品成都生产研发基地（简称SEWC）——通过发掘数字化双胞胎的工业价值，这些企业的现实生产情况用“行云流水”来形容一点儿也不过分。

在这里，生产订单一经下达，在整个生产过程的生产计划、物流管理、企业生产调度就已经完成：根据数字化双胞胎数据的驱动，物料自动从库房出发前往代加工区，而所有的待加工物料会携带标识其所需要经过的加工工艺、步骤和加工信息，由加工设备自动这些信息，来自动安排加工。每个操作工人的工作台上的屏幕会即时显示加工数据，同时，备料箱会同时发出提示。加工完成，零件会自动进入下一个加工环节。

实现机床加工与制造的数字化

在2018的深圳机械展中，西门子重点展示了机床加工与制造过程中如何借助“数字化双胞胎”来实现从产品研发、设计、生产、直到服务的全过程，从而提高生产力、可用性和过程可靠性，优化加工精度、设计、加工过程乃至维护和服务。

除现身深圳会展中心演示其先进数字化解决方案之外，西门子还举办了围绕数字化转型的两场主题研讨会会：机械制造数字化技术研讨会、西门子助力3C制造业升级，多角度、多层面解读西门子数字化双胞胎在制造业中的技术、应用案例及前景分享。 

通过西门子的一系列市场动作，我们可以窥探的是西门子对推进制造业数字化转型升级的决心和态度，未来制造业数字化发展将呈现怎样的生态？中国制造2025在此背景下迎来哪些改变？我们一同关注。