從數(shù)字化轉(zhuǎn)型到數(shù)字主線以及從數(shù)字化孿生體到數(shù)字工程，人們一致認(rèn)為“數(shù)字”是新的行業(yè)流行語(yǔ)。但它僅僅是一個(gè)流行語(yǔ)嗎？它是否還有更多含義？

如今，行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是以低成本快速安全地生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品。數(shù)字技術(shù)使智能制造成為可能，通過(guò)提供相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，智能制造正在徹底改變制造商的運(yùn)營(yíng)方式。信息化的制造方式能夠幫助您攻克您所面臨的艱巨挑戰(zhàn)。

為什么需要數(shù)字技術(shù)？

數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)在工作場(chǎng)所中無(wú)處不在。其中包括改善合規(guī)性和增強(qiáng)數(shù)據(jù)完整性，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量并提升客戶體驗(yàn)，以及提高生產(chǎn)力。此外，數(shù)字化轉(zhuǎn)型還有助于降低所售商品的成本以及提高供應(yīng)鏈的完整性。

您可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)數(shù)字化孿生體和數(shù)字主線這些概念，但它們有何意義呢？數(shù)字化孿生體是某項(xiàng)資產(chǎn)（比如產(chǎn)品、機(jī)器或工廠）的數(shù)字模型。該模型是“活的”，這意味著它會(huì)隨著資產(chǎn)的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)而相應(yīng)地改變。此外，還可以通過(guò)屏幕或在沉浸式3D環(huán)境中查看這個(gè)模型，以改進(jìn)設(shè)計(jì)、培訓(xùn)和維護(hù)等流程。

數(shù)字主線是指數(shù)字化孿生體在資產(chǎn)的整個(gè)生命周期內(nèi)創(chuàng)建的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。這些數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為易于理解的信息，以向人們展示資產(chǎn)的運(yùn)行狀況或資產(chǎn)將如何運(yùn)行。令人欣慰的是，數(shù)字工程并非孤注一擲的策略。切實(shí)可行的第一步是，全面審查您的業(yè)務(wù)狀況，并確定在哪些部分可以采用數(shù)字方法以更智能、更快速或更優(yōu)化的方式完成工作。

提出數(shù)字化解決方案

數(shù)字工程可利用多種突破性的新方法來(lái)幫助改善許多不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。具體來(lái)說(shuō)，主要可分為五個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：設(shè)計(jì)和原型制作、調(diào)試、操作員培訓(xùn)、生產(chǎn)和維護(hù)。

設(shè)計(jì)和原型制作

借助虛擬設(shè)計(jì)和原型制作，您可以縮短機(jī)器上市時(shí)間、降低設(shè)計(jì)中的風(fēng)險(xiǎn)并制造出更優(yōu)質(zhì)且定制程度更高的機(jī)器。此外，您還能夠借此監(jiān)視機(jī)器的運(yùn)行狀況，并查看機(jī)器如何與人員或與其他機(jī)器進(jìn)行交互。

將數(shù)字化孿生體模型引入VR環(huán)境，可以近距離監(jiān)視其執(zhí)行情況，就如同您身在車間一樣。這樣有助于您發(fā)現(xiàn)明顯的問(wèn)題或者可能會(huì)忽略的小問(wèn)題。如果需要更改，只需點(diǎn)擊幾下即可在數(shù)字設(shè)計(jì)中進(jìn)行更改，而無(wú)需購(gòu)買零件并花上幾天的時(shí)間來(lái)制作一個(gè)新的原型。

調(diào)試

如果將機(jī)器帶到現(xiàn)場(chǎng)再執(zhí)行控制測(cè)試可能會(huì)后患無(wú)窮。虛擬調(diào)試有助于避免產(chǎn)生任何問(wèn)題。通過(guò)創(chuàng)建機(jī)器設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)實(shí)際操作邏輯的動(dòng)態(tài)數(shù)字化孿生體，您可以在設(shè)計(jì)階段早期（即在將機(jī)器部署到客戶車間之前）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在向機(jī)器和控制器提供任何資源之前，可以全面地驗(yàn)證并演示機(jī)器和控制器的

培訓(xùn)

目前，借助虛擬培訓(xùn)，您可以利用數(shù)字化孿生體在機(jī)器部署到現(xiàn)場(chǎng)之前對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)。通過(guò)滑動(dòng)VR頭戴設(shè)備或在屏幕上操作，工人可以在安全的沉浸式虛擬環(huán)境中培養(yǎng)技能和能力。

運(yùn)營(yíng)

數(shù)字工程會(huì)在機(jī)器投入使用和操作員接受過(guò)培訓(xùn)后會(huì)繼續(xù)發(fā)揮價(jià)值。生產(chǎn)開(kāi)始后，數(shù)字化孿生體可以模擬各流程、機(jī)器和控制，以幫助工廠人員了解運(yùn)營(yíng)情況并嘗試作出改變。利用日益增長(zhǎng)的信息數(shù)字主線，可以就生產(chǎn)的改進(jìn)方式獲得深入洞察。

實(shí)際上，一家全球制造商在其MES的基礎(chǔ)上應(yīng)用了數(shù)字主線這一概念，從而將客戶的交貨時(shí)間縮短了50%，同時(shí)部件缺陷率降低了50%且生產(chǎn)力提高了4%。

維護(hù)

維護(hù)團(tuán)隊(duì)可以利用數(shù)字仿真和實(shí)時(shí)（甚至是預(yù)測(cè)性）信息以前所未有的方式來(lái)應(yīng)對(duì)停機(jī)情況。流過(guò)數(shù)字主線的數(shù)據(jù)可幫助技術(shù)人員檢測(cè)到所發(fā)生的問(wèn)題，以避免或盡可能減少停機(jī)時(shí)間。其中包括來(lái)自控制系統(tǒng)設(shè)備的健康與診斷數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)設(shè)備可在需要維護(hù)時(shí)向技術(shù)人員發(fā)出通知。此外，還包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（例如，來(lái)自交換機(jī)級(jí)報(bào)警的數(shù)據(jù)），這些數(shù)據(jù)如今對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)間而言至關(guān)重要。

在理想狀態(tài)下，維護(hù)團(tuán)隊(duì)永遠(yuǎn)不需要對(duì)停機(jī)事件作出響應(yīng)，因?yàn)樗麄兛梢灶A(yù)測(cè)此類事件。通過(guò)利用預(yù)測(cè)性分析，這一點(diǎn)愈加可能實(shí)現(xiàn)。預(yù)測(cè)性分析采用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能來(lái)學(xué)習(xí)您的操作，提早發(fā)現(xiàn)機(jī)器問(wèn)題并就此向技術(shù)人員發(fā)出提醒。隨后，技術(shù)人員可以在計(jì)劃停機(jī)時(shí)間內(nèi)制定維護(hù)計(jì)劃。

數(shù)字化孿生體可通過(guò)幾種關(guān)鍵方法來(lái)幫助您縮短MTTR。首先，技術(shù)人員可以利用虛擬培訓(xùn)提前準(zhǔn)備好停機(jī)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)方案，而不是在問(wèn)題首次出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行故障排除。當(dāng)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，技術(shù)人員可以使用AR技術(shù)將數(shù)字診斷或工作指令疊加在物理機(jī)器上，以便更快地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行診斷和修復(fù)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段

數(shù)字化正不斷地為行業(yè)帶來(lái)顯著的優(yōu)勢(shì)。麥肯錫公司近期的物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告：到2025年，IoT的潛在經(jīng)濟(jì)影響總額將達(dá)到每年3.9萬(wàn)億美元至11.1萬(wàn)億美元。

此觀點(diǎn)在業(yè)界得到了普遍認(rèn)同，這表明數(shù)字化轉(zhuǎn)型已超越了“考慮階段”，至今取得了顯著的業(yè)務(wù)成果。實(shí)際上，72%的制造公司計(jì)劃于2020年大幅增加對(duì)數(shù)字化工作的投入。根據(jù)PWC的數(shù)據(jù)顯示，到2020年，這些制造商的財(cái)務(wù)承諾總額預(yù)計(jì)將達(dá)到9,070億美元。

羅克韋爾自動(dòng)化近期進(jìn)行了一項(xiàng)全球性初步研究，旨在探索全球七大關(guān)鍵行業(yè)（石油和天然氣、化工、冶金和采礦、生命科學(xué)、食品和飲料、家居與個(gè)人用品以及汽車）中參與數(shù)字化轉(zhuǎn)型/IIoT決策的高管在角色、認(rèn)知和決策制定方面的參與度。

在《羅克韋爾2020年數(shù)字化轉(zhuǎn)型報(bào)告》中，各家公司顯然已超越了數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措的考慮階段。事實(shí)上，2019年數(shù)字化轉(zhuǎn)型項(xiàng)目在推動(dòng)實(shí)施后增長(zhǎng)了400%。在受訪的公司中，有50%的公司已經(jīng)開(kāi)始推廣或全面投入生產(chǎn)，或者正在對(duì)最初的數(shù)字化舉措進(jìn)行持續(xù)的流程改進(jìn)。

端到端解決方案的價(jià)值

這項(xiàng)研究表明，許多企業(yè)缺乏取得成功所必需的技術(shù)專業(yè)知識(shí)。在接受調(diào)查的企業(yè)中，不到三分之一的企業(yè)認(rèn)為其掌握了取得成功所需的關(guān)鍵技術(shù)知識(shí)。具體來(lái)說(shuō)，只有37%的調(diào)查對(duì)象認(rèn)為他們“很了解”AI，而只有33%的調(diào)查對(duì)象了解IIoT。對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)，這一數(shù)字則為29%；對(duì)于云分析和機(jī)器人方面，則分別為31%和27%。

所有調(diào)查對(duì)象都一致認(rèn)為：有必要高效部署和維護(hù)全面且統(tǒng)一的數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措?？紤]到IIoT系統(tǒng)的復(fù)雜性，他們希望找到能夠支持大規(guī)模部署的端到端合作伙伴。這些合作伙伴所提供的解決方案需要解決制造執(zhí)行系統(tǒng)以及分析問(wèn)題，并可用作完整的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

支撐技術(shù)

近年來(lái)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)取得了顯著進(jìn)展。因此，現(xiàn)在是評(píng)估這些支撐技術(shù)如何能夠幫助您創(chuàng)建更智能、更安全的員工團(tuán)隊(duì)的理想時(shí)機(jī)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可幫助解決復(fù)雜的車間問(wèn)題，并改善員工的生產(chǎn)力和效率。包裝設(shè)計(jì)解決方案的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者HarpakULMA最近利用以PTC技術(shù)為支撐的FactoryTalk?InnovationSuite其Vuforia增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)平臺(tái)實(shí)施了一種數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案。這一新解決方案擴(kuò)展了該公司的IoT連接性。利用機(jī)器學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)性分析，Harpak-ULMA能夠重塑維護(hù)業(yè)務(wù)模型和客戶成本結(jié)構(gòu)。

當(dāng)今制造業(yè)所面臨的另一個(gè)常見(jiàn)挑戰(zhàn)是，傳統(tǒng)的機(jī)器和生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、調(diào)試和啟動(dòng)方法不但成本高昂，還會(huì)減慢上市速度。同樣，許多包裝消費(fèi)品(CPG)制造商紛紛開(kāi)始利用仿真工具，以便事先在虛擬空間中研究、測(cè)試和驗(yàn)證其過(guò)程。CPG公司通過(guò)仿真技術(shù)獲得了巨大的上市時(shí)間優(yōu)勢(shì)。仿真技術(shù)在可視化、設(shè)計(jì)軟件和培訓(xùn)方面擁有巨大優(yōu)勢(shì)，因而更易于使用。

羅克韋爾自動(dòng)化的Emulate3D?針對(duì)虛擬調(diào)試、吞吐量仿真和工業(yè)演示開(kāi)發(fā)了動(dòng)態(tài)數(shù)字化孿生體軟件。該軟件采用3D模型代替實(shí)際的自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)提供真實(shí)的反饋，讓您有機(jī)會(huì)利用虛擬仿真和調(diào)試將機(jī)器和生產(chǎn)線投入運(yùn)行，同時(shí)降低成本并減少相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

面向OEM的數(shù)字技術(shù)

對(duì)更加智能且支持IoT的機(jī)器的需求日益激增。在強(qiáng)烈市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，OEM需要利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)來(lái)改變其運(yùn)營(yíng)模式，以滿足這一需求。

在最終用戶現(xiàn)場(chǎng)以經(jīng)濟(jì)高效的方式快速集成智能機(jī)器是許多OEM面臨的主要挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是，創(chuàng)新型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具可以提供幫助。這一新功能的核心在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明，您可借此配置“智能對(duì)象”，使其成為標(biāo)簽結(jié)構(gòu)的一部分。智能對(duì)象可識(shí)別要收集的數(shù)據(jù)，以及收集數(shù)據(jù)的方式和時(shí)間。在將機(jī)器部署到車間之前，針對(duì)智能機(jī)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用這種新方法可簡(jiǎn)化集成過(guò)程中較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力的部分。

新的可視化技術(shù)包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)，這些技術(shù)可助力OEM提升工人能力，并創(chuàng)建更安全、更高效的流程。利用可視化技術(shù)，可以將設(shè)備制造商的資訊直接引入到工程師的設(shè)備中。工程師設(shè)備與設(shè)備制造商資訊相結(jié)合，可對(duì)機(jī)器進(jìn)行檢查、收集更多信息并確定問(wèn)題的根本原因，然后在幾分鐘（而非幾天）內(nèi)提供建議的維修解決方案。

克服障礙

數(shù)字化轉(zhuǎn)型為所有行業(yè)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是毋庸置疑的，但需要注意的是，大部分?jǐn)?shù)字化舉措在全面實(shí)施之前都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。Gartner最近的一項(xiàng)研究估計(jì)，在所有細(xì)分市場(chǎng)中，85%的大數(shù)據(jù)項(xiàng)目都未能成功實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施一項(xiàng)新的數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措時(shí)，需要注意一些風(fēng)險(xiǎn)，其中包括：

對(duì)數(shù)字化缺乏了解

與確定數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)公司的意義一樣，確定其無(wú)法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)同樣重要。公司必須明確了解數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)其業(yè)務(wù)的意義，以及他們想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是技術(shù)、過(guò)程和人員的整合，并且必須定位為業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的推動(dòng)因素。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是獨(dú)立的策略

MITSloan近期的一項(xiàng)研究顯示，在負(fù)責(zé)執(zhí)行策略的高管和中層管理人員中，只有28%的人員能夠列出他們公司的三項(xiàng)戰(zhàn)略重點(diǎn)。如果數(shù)字化轉(zhuǎn)型未被納入整體業(yè)務(wù)策略，項(xiàng)目就無(wú)法獲得實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期成功所需的優(yōu)先重視程度和資金支持。

技術(shù)思維取代問(wèn)題思維

隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措的推進(jìn)，公司經(jīng)常會(huì)在執(zhí)行發(fā)起人、相關(guān)成員或項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的要求下，尋找額外的技術(shù)解決方案，但需要牢記的是，在技術(shù)方面，更多并不一定意味著更好。

員工技能挑戰(zhàn)

人們通常認(rèn)為數(shù)字化工具的使用屬于技術(shù)性工作，但應(yīng)用數(shù)字化解決方案不僅僅需要技術(shù)能力。公司在招聘時(shí)必須將重點(diǎn)放在尋找具備數(shù)字化素養(yǎng)并擁有求知欲的員工上面，而不是排除缺乏技術(shù)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)聘者。

定制和內(nèi)部應(yīng)用程序

盡管定制軟件解決方案一開(kāi)始看起來(lái)很完美，但需要牢記的是，定制應(yīng)用程序通常只能由構(gòu)建者進(jìn)行升級(jí)或更改。然而，借助基于配置的新型產(chǎn)品，公司可以利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和供應(yīng)鏈仿真等經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和部署，而無(wú)需消耗過(guò)多時(shí)間和資源來(lái)設(shè)計(jì)定制解決方案。

缺少可擴(kuò)展性計(jì)劃

NewEverestGroup近期的一項(xiàng)研究顯示，目前有78%的企業(yè)未能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化舉措的大規(guī)模應(yīng)用。數(shù)字化轉(zhuǎn)型通常只能孤立實(shí)現(xiàn)，企業(yè)往往無(wú)法在整個(gè)組織內(nèi)規(guī)劃其規(guī)?；瘧?yīng)用。企業(yè)可借助可擴(kuò)展分析開(kāi)發(fā)設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的分析經(jīng)驗(yàn)，但需能夠?qū)⑵鋽U(kuò)展到公司的不同領(lǐng)域。

沒(méi)有明確的業(yè)務(wù)案例或投資回報(bào)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價(jià)值非常明顯，企業(yè)有時(shí)甚至?xí)庇谕七M(jìn)項(xiàng)目，而不花時(shí)間來(lái)確定每個(gè)項(xiàng)目舉措并注意與之相關(guān)的價(jià)值和風(fēng)險(xiǎn)。為避免忽略這一點(diǎn)，企業(yè)必須對(duì)要開(kāi)始、繼續(xù)或停止的項(xiàng)目組成部分進(jìn)行優(yōu)先排序，以便可以選擇合適的舉措，并對(duì)次優(yōu)舉措進(jìn)行戰(zhàn)略性監(jiān)視，而業(yè)務(wù)案例較為薄弱的舉措則應(yīng)該舍棄。

錯(cuò)誤的供應(yīng)商和合作伙伴關(guān)系

如今，各種供應(yīng)商的技術(shù)解決方案層出不窮。通常，這些供應(yīng)商過(guò)度專注于銷售其解決方案，而忽略了確認(rèn)解決方案是否滿足買方的合理業(yè)務(wù)需求。企業(yè)必須尋找了解新興支撐數(shù)字技術(shù)并能夠?qū)⑦@些技術(shù)與業(yè)務(wù)需求聯(lián)系起來(lái)的供應(yīng)商。

集成傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施所面臨的挑戰(zhàn)

制造性能研究所的一項(xiàng)報(bào)告顯示，只有50%的制造商具有能夠充分管理其業(yè)務(wù)流程的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。幸運(yùn)的是，新型IoT平臺(tái)可以促進(jìn)傳統(tǒng)系統(tǒng)的集成，而無(wú)需進(jìn)行全面修改。

進(jìn)入數(shù)字世界

數(shù)字工程是未來(lái)的基礎(chǔ)。它提供了行業(yè)為應(yīng)對(duì)艱巨挑戰(zhàn)而需要的技術(shù)。在進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型時(shí)，企業(yè)必須要制定策略并整理出清晰的路線圖。

我們應(yīng)當(dāng)將數(shù)字化轉(zhuǎn)型視為一段旅程而非要抵達(dá)的目的地。通過(guò)適當(dāng)?shù)亩x和規(guī)劃、提升員工技能以及在公司范圍內(nèi)整合數(shù)字化舉措，數(shù)字化轉(zhuǎn)型能夠?qū)崿F(xiàn)令人難以置信的成果。