從數(shù)字化轉型到數(shù)字主線以及從數(shù)字化孿生體到數(shù)字工程，人們一致認為“數(shù)字”是新的行業(yè)流行語。但它僅僅是一個流行語嗎？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高品質產品。數(shù)字技術使智能制造成為可能，通過提供相關的實時信息，智能制造正在徹底改變制造商的運營方式。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？

數(shù)字化轉型帶來的優(yōu)勢在工作場所中無處不在。其中包括改善合規(guī)性和增強數(shù)據(jù)完整性，優(yōu)化產品質量并提升客戶體驗，以及提高生產力。此外，數(shù)字化轉型還有助于降低所售商品的成本以及提高供應鏈的完整性。

您可能聽說過數(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)字化孿生體是某項資產（比如產品、機器或工廠）的數(shù)字模型。該模型是“活的”，這意味著它會隨著資產的開發(fā)、運行和維護而相應地改變。此外，還可以通過屏幕或在沉浸式3D環(huán)境中查看這個模型，以改進設計、培訓和維護等流程。

數(shù)字主線是指數(shù)字化孿生體在資產的整個生命周期內創(chuàng)建的數(shù)字化數(shù)據(jù)流。這些數(shù)據(jù)可以轉換為易于理解的信息，以向人們展示資產的運行狀況或資產將如何運行。令人欣慰的是，數(shù)字工程并非孤注一擲的策略。切實可行的第一步是，全面審查您的業(yè)務狀況，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幫助改善許多不同的業(yè)務領域。具體來說，主要可分為五個關鍵領域：設計和原型制作、調試、操作員培訓、生產和維護。

設計和原型制作

借助虛擬設計和原型制作，您可以縮短機器上市時間、降低設計中的風險并制造出更優(yōu)質且定制程度更高的機器。此外，您還能夠借此監(jiān)視機器的運行狀況，并查看機器如何與人員或與其他機器進行交互。

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)明顯的問題或者可能會忽略的小問題。如果需要更改，只需點擊幾下即可在數(shù)字設計中進行更改，而無需購買零件并花上幾天的時間來制作一個新的原型。

調試

如果將機器帶到現(xiàn)場再執(zhí)行控制測試可能會后患無窮。虛擬調試有助于避免產生任何問題。通過創(chuàng)建機器設計和控制系統(tǒng)實際操作邏輯的動態(tài)數(shù)字化孿生體，您可以在設計階段早期（即在將機器部署到客戶車間之前）發(fā)現(xiàn)問題。在向機器和控制器提供任何資源之前，可以全面地驗證并演示機器和控制器的

培訓

目前，借助虛擬培訓，您可以利用數(shù)字化孿生體在機器部署到現(xiàn)場之前對工人進行培訓。通過滑動VR頭戴設備或在屏幕上操作，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。

運營

數(shù)字工程會在機器投入使用和操作員接受過培訓后會繼續(xù)發(fā)揮價值。生產開始后，數(shù)字化孿生體可以模擬各流程、機器和控制，以幫助工廠人員了解運營情況并嘗試作出改變。利用日益增長的信息數(shù)字主線，可以就生產的改進方式獲得深入洞察。

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

維護

維護團隊可以利用數(shù)字仿真和實時（甚至是預測性）信息以前所未有的方式來應對停機情況。流過數(shù)字主線的數(shù)據(jù)可幫助技術人員檢測到所發(fā)生的問題，以避免或盡可能減少停機時間。其中包括來自控制系統(tǒng)設備的健康與診斷數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)設備可在需要維護時向技術人員發(fā)出通知。此外，還包括網絡數(shù)據(jù)（例如，來自交換機級報警的數(shù)據(jù)），這些數(shù)據(jù)如今對于正常運行時間而言至關重要。

在理想狀態(tài)下，維護團隊永遠不需要對停機事件作出響應，因為他們可以預測此類事件。通過利用預測性分析，這一點愈加可能實現(xiàn)。預測性分析采用機器學習和人工智能來學習您的操作，提早發(fā)現(xiàn)機器問題并就此向技術人員發(fā)出提醒。隨后，技術人員可以在計劃停機時間內制定維護計劃。

數(shù)字化孿生體可通過幾種關鍵方法來幫助您縮短MTTR。首先，技術人員可以利用虛擬培訓提前準備好停機問題的應對方案，而不是在問題首次出現(xiàn)時進行故障排除。當問題發(fā)生時，技術人員可以使用AR技術將數(shù)字診斷或工作指令疊加在物理機器上，以便更快地對問題進行診斷和修復。

數(shù)字化轉型階段

數(shù)字化正不斷地為行業(yè)帶來顯著的優(yōu)勢。麥肯錫公司近期的物聯(lián)網報告：到2025年，IoT的潛在經濟影響總額將達到每年3.9萬億美元至11.1萬億美元。

此觀點在業(yè)界得到了普遍認同，這表明數(shù)字化轉型已超越了“考慮階段”，至今取得了顯著的業(yè)務成果。實際上，72%的制造公司計劃于2020年大幅增加對數(shù)字化工作的投入。根據(jù)PWC的數(shù)據(jù)顯示，到2020年，這些制造商的財務承諾總額預計將達到9,070億美元。

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

在《羅克韋爾2020年數(shù)字化轉型報告》中，各家公司顯然已超越了數(shù)字化轉型舉措的考慮階段。事實上，2019年數(shù)字化轉型項目在推動實施后增長了400%。在受訪的公司中，有50%的公司已經開始推廣或全面投入生產，或者正在對最初的數(shù)字化舉措進行持續(xù)的流程改進。

端到端解決方案的價值

這項研究表明，許多企業(yè)缺乏取得成功所必需的技術專業(yè)知識。在接受調查的企業(yè)中，不到三分之一的企業(yè)認為其掌握了取得成功所需的關鍵技術知識。具體來說，只有37%的調查對象認為他們“很了解”AI，而只有33%的調查對象了解IIoT。對于增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實，這一數(shù)字則為29%；對于云分析和機器人方面，則分別為31%和27%。

所有調查對象都一致認為：有必要高效部署和維護全面且統(tǒng)一的數(shù)字化轉型舉措?？紤]到IIoT系統(tǒng)的復雜性，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)以及分析問題，并可用作完整的工業(yè)物聯(lián)網平臺。

支撐技術

近年來，數(shù)字化轉型技術取得了顯著進展。因此，現(xiàn)在是評估這些支撐技術如何能夠幫助您創(chuàng)建更智能、更安全的員工團隊的理想時機。

增強現(xiàn)實可幫助解決復雜的車間問題，并改善員工的生產力和效率。包裝設計解決方案的行業(yè)領導者HarpakULMA最近利用以PTC技術為支撐的FactoryTalk?InnovationSuite其Vuforia增強現(xiàn)實平臺實施了一種數(shù)字化轉型解決方案。這一新解決方案擴展了該公司的IoT連接性。利用機器學習和預測性分析，Harpak-ULMA能夠重塑維護業(yè)務模型和客戶成本結構。

當今制造業(yè)所面臨的另一個常見挑戰(zhàn)是，傳統(tǒng)的機器和生產線設計、調試和啟動方法不但成本高昂，還會減慢上市速度。同樣，許多包裝消費品(CPG)制造商紛紛開始利用仿真工具，以便事先在虛擬空間中研究、測試和驗證其過程。CPG公司通過仿真技術獲得了巨大的上市時間優(yōu)勢。仿真技術在可視化、設計軟件和培訓方面擁有巨大優(yōu)勢，因而更易于使用。

羅克韋爾自動化的Emulate3D?針對虛擬調試、吞吐量仿真和工業(yè)演示開發(fā)了動態(tài)數(shù)字化孿生體軟件。該軟件采用3D模型代替實際的自動化系統(tǒng)來提供真實的反饋，讓您有機會利用虛擬仿真和調試將機器和生產線投入運行，同時降低成本并減少相關風險。

面向OEM的數(shù)字技術

對更加智能且支持IoT的機器的需求日益激增。在強烈市場需求的推動下，OEM需要利用數(shù)字化轉型技術來改變其運營模式，以滿足這一需求。

在最終用戶現(xiàn)場以經濟高效的方式快速集成智能機器是許多OEM面臨的主要挑戰(zhàn)。幸運的是，創(chuàng)新型控制系統(tǒng)設計工具可以提供幫助。這一新功能的核心在于系統(tǒng)設計說明，您可借此配置“智能對象”，使其成為標簽結構的一部分。智能對象可識別要收集的數(shù)據(jù)，以及收集數(shù)據(jù)的方式和時間。在將機器部署到車間之前，針對智能機器控制系統(tǒng)設計采用這種新方法可簡化集成過程中較為費時費力的部分。

新的可視化技術包括增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實，這些技術可助力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，可以將設備制造商的資訊直接引入到工程師的設備中。工程師設備與設備制造商資訊相結合，可對機器進行檢查、收集更多信息并確定問題的根本原因，然后在幾分鐘（而非幾天）內提供建議的維修解決方案。

克服障礙

數(shù)字化轉型為所有行業(yè)帶來的優(yōu)勢是毋庸置疑的，但需要注意的是，大部分數(shù)字化舉措在全面實施之前都會出現(xiàn)問題。Gartner最近的一項研究估計，在所有細分市場中，85%的大數(shù)據(jù)項目都未能成功實現(xiàn)。在實施一項新的數(shù)字化轉型舉措時，需要注意一些風險，其中包括：

對數(shù)字化缺乏了解

與確定數(shù)字化轉型對公司的意義一樣，確定其無法實現(xiàn)的目標同樣重要。公司必須明確了解數(shù)字化轉型對其業(yè)務的意義，以及他們想要實現(xiàn)的目標。數(shù)字化轉型是技術、過程和人員的整合，并且必須定位為業(yè)務轉型的推動因素。

數(shù)字化轉型是獨立的策略

MITSloan近期的一項研究顯示，在負責執(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戰(zhàn)略重點。如果數(shù)字化轉型未被納入整體業(yè)務策略，項目就無法獲得實現(xiàn)長期成功所需的優(yōu)先重視程度和資金支持。

技術思維取代問題思維

隨著數(shù)字化轉型舉措的推進，公司經常會在執(zhí)行發(fā)起人、相關成員或項目團隊的要求下，尋找額外的技術解決方案，但需要牢記的是，在技術方面，更多并不一定意味著更好。

員工技能挑戰(zhàn)

人們通常認為數(shù)字化工具的使用屬于技術性工作，但應用數(shù)字化解決方案不僅僅需要技術能力。公司在招聘時必須將重點放在尋找具備數(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專業(yè)知識的應聘者。

定制和內部應用程序

盡管定制軟件解決方案一開始看起來很完美，但需要牢記的是，定制應用程序通常只能由構建者進行升級或更改。然而，借助基于配置的新型產品，公司可以利用增強現(xiàn)實和供應鏈仿真等經驗進行開發(fā)和部署，而無需消耗過多時間和資源來設計定制解決方案。

缺少可擴展性計劃

NewEverestGroup近期的一項研究顯示，目前有78%的企業(yè)未能實現(xiàn)數(shù)字化舉措的大規(guī)模應用。數(shù)字化轉型通常只能孤立實現(xiàn)，企業(yè)往往無法在整個組織內規(guī)劃其規(guī)?；瘧?。企業(yè)可借助可擴展分析開發(fā)設備運行中產生的分析經驗，但需能夠將其擴展到公司的不同領域。

沒有明確的業(yè)務案例或投資回報

數(shù)字化轉型的價值非常明顯，企業(yè)有時甚至會急于推進項目，而不花時間來確定每個項目舉措并注意與之相關的價值和風險。為避免忽略這一點，企業(yè)必須對要開始、繼續(xù)或停止的項目組成部分進行優(yōu)先排序，以便可以選擇合適的舉措，并對次優(yōu)舉措進行戰(zhàn)略性監(jiān)視，而業(yè)務案例較為薄弱的舉措則應該舍棄。

錯誤的供應商和合作伙伴關系

如今，各種供應商的技術解決方案層出不窮。通常，這些供應商過度專注于銷售其解決方案，而忽略了確認解決方案是否滿足買方的合理業(yè)務需求。企業(yè)必須尋找了解新興支撐數(shù)字技術并能夠將這些技術與業(yè)務需求聯(lián)系起來的供應商。

集成傳統(tǒng)基礎設施所面臨的挑戰(zhàn)

制造性能研究所的一項報告顯示，只有50%的制造商具有能夠充分管理其業(yè)務流程的業(yè)務系統(tǒng)。幸運的是，新型IoT平臺可以促進傳統(tǒng)系統(tǒng)的集成，而無需進行全面修改。

進入數(shù)字世界

數(shù)字工程是未來的基礎。它提供了行業(yè)為應對艱巨挑戰(zhàn)而需要的技術。在進行數(shù)字化轉型時，企業(yè)必須要制定策略并整理出清晰的路線圖。

我們應當將數(shù)字化轉型視為一段旅程而非要抵達的目的地。通過適當?shù)亩x和規(guī)劃、提升員工技能以及在公司范圍內整合數(shù)字化舉措，數(shù)字化轉型能夠實現(xiàn)令人難以置信的成果。