图4.15　数字主线在企业中的角色和使命

另外，下文要讲到的数字孪生的开发也依赖于数字主线所提供的信息支持。随着物联网等工业互联网技术的普及，在产品开发的虚拟验证、生产系统的仿真优化、资产运行的实时监测与控制、设备的预测性维护等方面，数字孪生得到了广泛的应用，而这一切都离不开数字主线的支持。可以这样说，没有有效的数字主线，就不可能有有效的数字孪生。

相比较以流程驱动为主的企业信息化，通过基于数据和流程的协同来实现企业资源的高效率整合，回答的是“How”的问题，带给企业的是改良和渐进式增长；以数据驱动为主的工业互联网，以及在此基础上的数据主线和数字孪生，通过人工智能、机器学习和工业大数据的优化决策和选择，回答的是“Why，What，Whe，Who和Whe”的问题，带给企业的是革命和颠覆式创新。企业的工业互联网革命和创新旅程才刚刚开始，其中存在着很多不确定性，包括目标的不确定、方法的不确定、路径的不确定、结果的不确定，等等，这需要广大从业者在实践中不断尝试、摸索、总结和完善。

2.数字孪生

在谈“数字孪生”之前，让我们先认识一个数字化时代下的新物种——智能互联产品（Smart Coected Products，SCP）。当然，这里讲的“产品”是泛指，在实际场景中，它可能是设备（Device），可能是资产（Asset），也可能是系统（System），总之，是现实中一个个具有一定物理独立性的存在，智能手机就是一种典型的SCP。图4.15　数字主线在企业中的角色和使命

另外，下文要讲到的数字孪生的开发也依赖于数字主线所提供的信息支持。随着物联网等工业互联网技术的普及，在产品开发的虚拟验证、生产系统的仿真优化、资产运行的实时监测与控制、设备的预测性维护等方面，数字孪生得到了广泛的应用，而这一切都离不开数字主线的支持。可以这样说，没有有效的数字主线，就不可能有有效的数字孪生。

相比较以流程驱动为主的企业信息化，通过基于数据和流程的协同来实现企业资源的高效率整合，回答的是“How”的问题，带给企业的是改良和渐进式增长；以数据驱动为主的工业互联网，以及在此基础上的数据主线和数字孪生，通过人工智能、机器学习和工业大数据的优化决策和选择，回答的是“Why，What，Whe，Who和Whe”的问题，带给企业的是革命和颠覆式创新。企业的工业互联网革命和创新旅程才刚刚开始，其中存在着很多不确定性，包括目标的不确定、方法的不确定、路径的不确定、结果的不确定，等等，这需要广大从业者在实践中不断尝试、摸索、总结和完善。

2.数字孪生

在谈“数字孪生”之前，让我们先认识一个数字化时代下的新物种——智能互联产品（Smart Coected Products，SCP）。当然，这里讲的“产品”是泛指，在实际场景中，它可能是设备（Device），可能是资产（Asset），也可能是系统（System），总之，是现实中一个个具有一定物理独立性的存在，智能手机就是一种典型的SCP。SCP有两种典型的能力：智能（Smart）和互联（Coected）。所谓的“智能”，是这种产品有内置的软件（Embedded Software），可以实现诸如环境感知、数据采集、数据运算、UI展示、人机交互等功能。所谓“互联”，是这种产品含有通信模块，可以实现产品与产品、产品的边缘端与云端之间的通信，进而通过“互联”功能，获得云端所提供的更多的软件服务，并能够进行在线的更新或升级（Reew or Upgrade）。SCP的组成框架如图4.16所示。读者通过对智能手机的理解和联想，应该能够对SCP有进一步的了解。

随着传感器、信息通信技术（Iformatio ad Commuicatio Techology，ICT），尤其是云计算和物联网技术的发展，似乎一切产品皆可成为智能互联产品，比如智能互联汽车、智能互联冰箱，智能互联电视，等等。小米公司就是在其产品中内置了物联网技术，并推出一系列SCP式风扇、SCP式净水器……从而迎来了近几年在家电领域的快速发展。SCP有两种典型的能力：智能（Smart）和互联（Coected）。所谓的“智能”，是这种产品有内置的软件（Embedded Software），可以实现诸如环境感知、数据采集、数据运算、UI展示、人机交互等功能。所谓“互联”，是这种产品含有通信模块，可以实现产品与产品、产品的边缘端与云端之间的通信，进而通过“互联”功能，获得云端所提供的更多的软件服务，并能够进行在线的更新或升级（Reew or Upgrade）。SCP的组成框架如图4.16所示。读者通过对智能手机的理解和联想，应该能够对SCP有进一步的了解。

随着传感器、信息通信技术（Iformatio ad Commuicatio Techology，ICT），尤其是云计算和物联网技术的发展，似乎一切产品皆可成为智能互联产品，比如智能互联汽车、智能互联冰箱，智能互联电视，等等。小米公司就是在其产品中内置了物联网技术，并推出一系列SCP式风扇、SCP式净水器……从而迎来了近几年在家电领域的快速发展。图4.16　SCP的组成框架

与智能互联产品形态交叉发展的是“产品即服务”（Product as a Service，PaaS），又称为服务型制造，这尤其表现在工业设备产品和耐用消费品等领域。以往，客户是通过“购买”（Buy）的方式来获得某件商品的使用权，因而，初期资本支出大，进入门槛高；如今，客户可以通过“租赁”（Lease）或“共享”（Share）的方式获得商品的使用权，所以，初期资本支出小，进入门槛低，很好地助力了“全民创业，万众创新”工作的推进。

“产品即服务”的商业模式解决了客户（使用者）在大资金的融资或筹措等方面的问题，也能够消化产品制造商的闲置产能，帮助制造商实现均衡化生产，从而供需双方各得其益，着实是一种重大的商业模式创新，故此，在近几年得到了快速推广。“产品即服务”的商业模式，其主要缺点是资产的所有者和使用者相互分离，作为所有者的制造商需要承担较大的风险。为了控制风险，制造商需要用某种手段去监控和跟踪商品的运行状态和历史轨迹。

云计算、移动互联网、工业互联网等数字化技术的出现和日益成熟，让“智能互联产品”的产品形态和“产品即服务”的商业模式实现了较好的融合。因为，一方面，通过“智能互联产品”所携带的“智能”和“互联”的能力，制造商可以远程实时地监控、跟踪和定位产品的运行状态、使用历史和当前位置，从而有效地控制商业风险；另一方面，使用者也可以实时、直观地获取产品的操作指导和使用建议，不间断地升级和扩展产品的软件功能，从而有效地利用产品为其服务。图4.16　SCP的组成框架

与智能互联产品形态交叉发展的是“产品即服务”（Product as a Service，PaaS），又称为服务型制造，这尤其表现在工业设备产品和耐用消费品等领域。以往，客户是通过“购买”（Buy）的方式来获得某件商品的使用权，因而，初期资本支出大，进入门槛高；如今，客户可以通过“租赁”（Lease）或“共享”（Share）的方式获得商品的使用权，所以，初期资本支出小，进入门槛低，很好地助力了“全民创业，万众创新”工作的推进。

“产品即服务”的商业模式解决了客户（使用者）在大资金的融资或筹措等方面的问题，也能够消化产品制造商的闲置产能，帮助制造商实现均衡化生产，从而供需双方各得其益，着实是一种重大的商业模式创新，故此，在近几年得到了快速推广。“产品即服务”的商业模式，其主要缺点是资产的所有者和使用者相互分离，作为所有者的制造商需要承担较大的风险。为了控制风险，制造商需要用某种手段去监控和跟踪商品的运行状态和历史轨迹。

云计算、移动互联网、工业互联网等数字化技术的出现和日益成熟，让“智能互联产品”的产品形态和“产品即服务”的商业模式实现了较好的融合。因为，一方面，通过“智能互联产品”所携带的“智能”和“互联”的能力，制造商可以远程实时地监控、跟踪和定位产品的运行状态、使用历史和当前位置，从而有效地控制商业风险；另一方面，使用者也可以实时、直观地获取产品的操作指导和使用建议，不间断地升级和扩展产品的软件功能，从而有效地利用产品为其服务。智能互联产品中的“智能”“互联”等能力的具象化、可实现性、可管理性、安全性、便利性、可获得性，等等，可以通过“数字孪生”这一数字化技术解决方案来实现。在传统产品的全生命周期中，包括构思、原型、开发、工程、建造、出售、使用、维修（更新）、报废、淘汰（或退役）等环节，因为商业和技术等原因，一经出售，产品的所有权和使用权就转移到客户手中，除了担保、维修等少数环节，制造商基本不与客户或产品发生很多的联系。而“产品即服务”业态中的“智能互联产品”则不同，制造商需要参与产品的全生命周期；在个性化定制的运营模式中，客户还将参与产品从构思到退役的全生命周期。这两者都需要有一个更好的“人机界面”与“智能互联产品”发生各种联系和互动，“数字孪生”就是为了满足这种“人机界面”而开发出来的。

数字孪生是建立在数字化基础上，对物理世界的数字化模型表达，是物（物理世界）、数（数字世界）和人（组织和人员）三者的高度融合。在企业实践中，物理世界可以是产品、过程、系统、员工、工厂，乃至整个企业。

“数字孪生”与“智能互联产品”之间的“翻译器”就是工业互联网中的“物”。以PTC ThigWorx平台为例，利用工业互联网平台的建模技术，通过“物”的属性来模型化智能互联产品实体的参数和状态数据，进而监测智能互联产品的运行状态；通过“物”的服务、事件或订阅等方法来模型化不同智能互联产品、智能互联产品与人之间的交互和协作等作业，进而对智能互联产品进行远程控制和优化。从这个角度来看，“数字孪生”就是工业互联网等技术浪潮下的数字智能互联产品中的“智能”“互联”等能力的具象化、可实现性、可管理性、安全性、便利性、可获得性，等等，可以通过“数字孪生”这一数字化技术解决方案来实现。在传统产品的全生命周期中，包括构思、原型、开发、工程、建造、出售、使用、维修（更新）、报废、淘汰（或退役）等环节，因为商业和技术等原因，一经出售，产品的所有权和使用权就转移到客户手中，除了担保、维修等少数环节，制造商基本不与客户或产品发生很多的联系。而“产品即服务”业态中的“智能互联产品”则不同，制造商需要参与产品的全生命周期；在个性化定制的运营模式中，客户还将参与产品从构思到退役的全生命周期。这两者都需要有一个更好的“人机界面”与“智能互联产品”发生各种联系和互动，“数字孪生”就是为了满足这种“人机界面”而开发出来的。

数字孪生是建立在数字化基础上，对物理世界的数字化模型表达，是物（物理世界）、数（数字世界）和人（组织和人员）三者的高度融合。在企业实践中，物理世界可以是产品、过程、系统、员工、工厂，乃至整个企业。

“数字孪生”与“智能互联产品”之间的“翻译器”就是工业互联网中的“物”。以PTC ThigWorx平台为例，利用工业互联网平台的建模技术，通过“物”的属性来模型化智能互联产品实体的参数和状态数据，进而监测智能互联产品的运行状态；通过“物”的服务、事件或订阅等方法来模型化不同智能互联产品、智能互联产品与人之间的交互和协作等作业，进而对智能互联产品进行远程控制和优化。从这个角度来看，“数字孪生”就是工业互联网等技术浪潮下的数字化解决方案，它的管理对象是智能互联网产品，进而可以赋能于“产品即服务”，或者说“服务型制造”等企业数字化商业模式的发展和深化。

实际上，应用IT技术对物理世界进行建模和映射，一直是信息化工作的主要内容。比如，ERP系统是从财务业务一体化的角度对企业运营进行映射，SCM系统是从供需动态平衡的角度对供应链进行映射，MES系统是从产品需求与资源转化的角度对工厂和车间进行映射，等等。与前者所不同的是，数字孪生式映射，一是基于对象（Object-Based），二是实时模拟（Real-Time）。

物理世界、数字模型和连接数据是数字孪生的主要构成，其中的连接数据，包括自物理世界到数字模型的运行洞察，以及自数字模型到物理世界的行动指令。如图4.17所示，通过物联网技术，数字孪生获得物理世界运行状态的实时数据，并通过高级数据分析和机器学习等技术进行理解并形成业务洞察；在此基础上，还可以做相关的业务模拟或预测，形成下一步业务建议、决策和行动，并以指令形式下发给物理世界。

作为工业互联网时代的数字化技术解决方案，与ERP、MES等传统IT系统相比较，数字孪生具有架构灵活、面向决策和高度融合等特性。

（1）灵活架构

在架构搭建上，数字孪生的架构是低耦合、分布式架构，因而，在快速变化的企业环境中有很强的适应性，如图4.18所示。在这一点化解决方案，它的管理对象是智能互联网产品，进而可以赋能于“产品即服务”，或者说“服务型制造”等企业数字化商业模式的发展和深化。

实际上，应用IT技术对物理世界进行建模和映射，一直是信息化工作的主要内容。比如，ERP系统是从财务业务一体化的角度对企业运营进行映射，SCM系统是从供需动态平衡的角度对供应链进行映射，MES系统是从产品需求与资源转化的角度对工厂和车间进行映射，等等。与前者所不同的是，数字孪生式映射，一是基于对象（Object-Based），二是实时模拟（Real-Time）。

物理世界、数字模型和连接数据是数字孪生的主要构成，其中的连接数据，包括自物理世界到数字模型的运行洞察，以及自数字模型到物理世界的行动指令。如图4.17所示，通过物联网技术，数字孪生获得物理世界运行状态的实时数据，并通过高级数据分析和机器学习等技术进行理解并形成业务洞察；在此基础上，还可以做相关的业务模拟或预测，形成下一步业务建议、决策和行动，并以指令形式下发给物理世界。

作为工业互联网时代的数字化技术解决方案，与ERP、MES等传统IT系统相比较，数字孪生具有架构灵活、面向决策和高度融合等特性。

（1）灵活架构

在架构搭建上，数字孪生的架构是低耦合、分布式架构，因而，在快速变化的企业环境中有很强的适应性，如图4.18所示。在这一点