虚拟世界中的另一个“我”

在工业领域，数字化双胞胎早已不是什么新鲜事了。它正为整条价值链带来变革。作为产品、生产或性能的虚拟表现形式，数字化双胞胎能使各个工艺过程无缝连接。它可以助力不断提高生产效率、最大限度地降低故障率、缩短开发周期并创造新的业务机会。换言之，数字化双胞胎能够创造长期竞争优势。

为工业4.0打好地基

鉴于上述种种优势，IT分析与市场研究机构Gartner预计，到2021年，大型工业公司中的一半都将应用数字化双胞胎，从而将自己的生产效率提高10%。然而，为了充分挖掘数字化双胞胎的潜力，未来的实际系统不仅需要彼此联网，还需要建立起自主“思考”和行动的能力。从简单的相互感知和交互到通信和独立优化，人工智能正是未来的发展方向。除此之外，集成的信息系统也必不可少，它能使信息实现持续交换。 

数字化双胞胎的开发离不开能够在整条价值链上应用它的功能强大的软件系统，它可以将数字化双胞胎用于规划和设计产品、机器和工厂，以及操作产品和生产系统。这能帮助用户更加灵活高效地采取行动，并让生产制造更加定制化。

益处多多

早在产品的定义和设计阶段，产品的数字化双胞胎就已创建。工程师可以根据各自的需求来模拟和验证产品属性：例如，产品是否稳定，使用是否方便？汽车车身产生的空气阻力足够低吗？电子设备运行可靠吗？无论是涉及机械、电子、软件还是系统性能，数字化双胞胎都可以被用来预先测试和优化这些元素。

同样的道理也适用于生产的数字化双胞胎。它贯穿各个方面，从机器、工厂控制器到虚拟环境中的整条生产线。通过可编程逻辑控制器（PLC）代码生成和虚拟调试，这一仿真过程可用于提前优化生产，也因此可以在实际操作开始前就识别出错误与故障的来源，从而防止故障发生。同时，它也可以节省时间并为定制化的大规模生产奠定基础。这是因为即使是高度复杂的生产路线也可以在非常短的时间内以最低的成本和工作量进行计算、测试和编程。

反过来，性能的数字化双胞胎可以不断从产品或生产工厂获得运行数据。因此，人们可以持续监控各种信息，例如来自机器的状态数据和来自制造系统的能耗数据。这样就能执行预测性维护，以防止停机并优化能耗。此外，一些公司使用数据驱动的服务来开发新的商业模式，例如机械工程公司Heller。同时，对于像西门子基于云的开放式物联网操作系统MindSphere这样的系统，它们的数据驱动知识可以反馈到整条价值链中，直至产品系统。这为连续的优化过程创造了一个决策闭环。

全面的产品和服务

通过提供完美协调和集成的软件与自动化解决方案，西门子数字化企业套件创建了一套综合的方法，即通过使用中央数据平台将行业的整个增值过程进行数字化。智能工业通信网络将提供不同生产模块内的简便数据交换，并持续收集运行数据。

西门子的纵深防御战略确保公司能够应对不断增长的工业安全要求，并能有效保护工厂免受来自内部和外部的攻击。从密码保护到持续安全监控，种种符合标准的安全机制为数字化工厂提供了可靠的定制化保护。

MindSphere也可以作为一个重要的平台来帮助工业企业开发新的数字化业务模式。它也是西门子为工业环境提供的数据驱动的数字化服务产品组合的一部分，可以为现场数据采集以及在云上传输和存储这些数据提供最先进的安全功能。

成功实践

有了西门子数字化企业套件，客户现在就可以开始投资面向未来的解决方案，以逐步实现工业4.0。例如，专用机器制造商Bausch+Ströbel公司将数字化作为保证其工程稳定性的关键。预计到2020年，该公司的生产效率会提高30%以上，而这仅通过其在工程环节中节约的时间就可以实现。 

同样，作为夹持技术和抓取系统的全球市场领导者，雄克（Schunk）已经在其电控抓取系统组件中应用了数字化解决方案。新的工程流程将大大缩短其项目时间，加快调试速度，并在建造类似工厂时大幅提高效率。

覆盖每一层级

机器之间或其与更高级别的系统之间的互联能够帮助集中管理资源与生产数据，从而确保采购和运营的成本效益，因为这意味着整个公司都可以获得订单数据并能在将订单分配给组织内部不同生产地点时制定最优策略。此外，材料库存、物流流程和工具可用情况等信息也都一目了然并能实现高效协调。

由于改进了制造过程和生产参数的归档方式，数字化双胞胎在质量管理领域的潜力也同样振奋人心。如果制造商能够明确知道安装了什么组件、它们具有哪些功能、在哪些产品中安装以及如何安装，他们就可以针对潜在问题作出响应并优化流程。西门子已经在其位于德国安贝格的Simatic生产工厂中应用了这套综合的归档和评估系统，并在生产中实现了极低的错误率。 

在流程行业，数字化双胞胎也能帮助提高效率和生产率：从一体化工程到一体化运营，西门子让流程行业的公司能够建立从工厂工程到运营的全面数据模型。在这一领域，数字化还能帮助企业缩短产品上市时间、增加灵活性以及提高效率。这使公司能够成功应对全球市场的波动性和多样性，并提高其生产率以及能源和资源效率。