德國工業4.0七年：「數字化雙胞胎」催生數據商業新模式

本報記者 危昱萍漢諾威報道導讀截止到目前，不少企業的舉措仍集中在數字化的「第一階段」，即通過設備和運營的數字化來提高效率。鮮有企業涉足「第二階段」，即利用產品、營銷和銷售的數字化，推動新型商業模式和新增長。2011年的漢諾威工業博覽會上，德國工業4.0被正式提出。從概念、國家戰略、產學研政探索到現在，歷經七年，德國工業4.0這一願景正照進現實。2018年4月27日，為期5天的漢諾威工業博覽會閉幕，吸引了來自75個國家和地區的5000多家參展商。今年工博會以「融合的工業——互聯協作」為主題，已是第6年與「工業4.0」的發展保持一致。長期觀察德國工業的蔚藍工業CEO柏雋向21世紀經濟報道表示：「漢諾威工博會越來越融合，參展企業不光是製造企業，還有IBM、Oracle、谷歌、微軟等IT巨頭。製造業、解決方案服務商都在轉型，做硬體的來做軟體，做軟體的向硬體轉型，軟硬體都有的話，向數據採集、分析和人工智慧等轉型。」4月22日的開幕式上，德國總理默克爾稱其樂觀地看待工業的數字化，相信德國將通過連接和自動化突破任何挑戰，就像以前的工業革命一樣。儘管德國就業市場和中小工業企業的創新能力創下紀錄，未來幾年德國政府仍將加大對研究和發展的投資。從此次展會來看，德國企業正實踐其摸索出的邁向工業4.0的道路：由AI、模擬等支撐的「數字化雙胞胎」（digitaltwin）技術，來自航空航天、汽車、食品飲料、電子和設備製造以及化工、纖維和油氣等行業的應用，數據驅動型商業模式的誕生等等。與此同時，德國工業4.0的中樞機構——2015年成立的德國工業4.0平台已成立RAMI＋標準、研究與創新、網路安全、法律框架、教育和培訓等工作組。該平台近期還成立了「數字商業模式」工作組，以研究數據和平台經濟的關鍵操作原則。「數字化雙胞胎」成共識德國企業正在逐步實踐早前對工業4.0的設想，尋找到通向工業4.0的必備技術——「數字化雙胞胎」。記者在漢諾威工博會上發現，西門子、SAP、德國電信等一批德企都展示了基於「數字化雙胞胎」的解決方案。這些方案的側重點、實踐程度都不同。「數字化雙胞胎」被視為智能製造系統的基礎，最早用於航空航天飛行器的健康維護與保障。從產品設計、生產規劃、生產工程、生產製造直至服務的各個環節打造一致的、無縫的數據平台，形成虛擬企業和現實企業鏡像，這就是數字化雙胞胎。它具有模塊化、可大可小、保真性和連接性的特點，可以從測試、開發、工藝及運維等角度，打破現實與虛擬之間的藩籬，實現產品全生命周期內生產、管理、鏈接的高度數字化及模塊化。SAP是最早一批向工業4.0轉型的德國企業，2012、2013年就開始推動這一概念，目前正從軟體許可向採用訂閱制的雲業務轉型。例如該公司聯合其合作夥伴推出水瓶定製生產體驗，讓觀眾能感受到「數字化雙胞胎」的魅力。只需在訂單界面選好瓶蓋與瓶身顏色，輸入姓名，不到5分鐘，一個個性定製的水瓶就能交到你手中。這背後的理念是「數字化工程設計解決方案」。這一過程從CAD繪圖製成組件的初始虛擬原型開始，接下來是製造和系統運行。在整個生命周期，「數字化雙胞胎」隨時不斷地掌握最新信息。在協作環境中，參與開發過程的所有員工可以隨時互相交換信息，即使在早期階段也可以精確計算成本，用3D列印生成部件原型。產品交付給客戶後，「數字化雙胞胎」仍是售後的關鍵要素。機器的虛擬模型可供製造商和運營商在共享平台上使用，他們就可以據此提供寶貴見解。改進建議或新產品創意可直接發送給產品開發團隊，後者可在影響分析和功能需求紀錄的基礎上創建未來需求。SAP中國研究院的產品專家王志秀向21世紀經濟報道記者表示，可以將這套解決方案看成是ERP套件SAPHANA的升級。「以前，SAP提供的很多最佳業務實踐是根據我們的經驗和行業的實踐來的，有了『數字化雙胞胎』信息鏈條後，客戶運行業務可以從自己價值鏈上獲取的信息去優化與其相關的業務鏈條。」而工業集團西門子的「數字化雙胞胎」，就是其2013年提出的「工業4.0」所定義的端到端的過程。西門子股份公司管理委員會成員何睿祺表示，數字化雙胞胎包括「產品數字化雙胞胎」、「生產工藝流程數字化雙胞胎」和「性能數字化雙胞胎」，完整真實再現整個企業。企業在實際投入生產之前即能在虛擬環境中優化、模擬和測試，而在生產過程中也可同步優化整個企業流程，最終打造高效的柔性生產、實現快速創新上市。這一概念已成現實。多樂士（Dulux）已經使用西門子的數字解決方案建設了第一個數字化顏料廠。通過「數字化雙胞胎」，工廠操作員可以有針對性的模擬、測試， 並在調試之前優化他們的過程， 提高在實際運行過程中的效率和生產力。「化工領域出現了和其他消費品一樣的趨勢，生產量在不斷變小。」何睿祺說，「以前這家公司一種顏色的塗料會同時生產5000升，但現在顧客的單次需求在變小，同時對指定顏色的要求卻在增長。」西門子幫助多樂士對系統進行數字化改造，整個生產變得更加靈活，可以小批量備料和生產，比如生產100升的顏料，並符合相應質量要求。而且，若干年後，還可以滿足客戶再購買100升同樣顏色的顏料的需求，因為數據、配方、生產流程都被系統妥善保存起來，企業因此可以應對客戶各種複雜的產品要求。這種小批量靈活生產將吸引更多客戶，企業也完全可以應對市場的新需求。據悉，西門子「數字化雙胞胎」技術已應用於航空航天、汽車、食品飲料、電子和設備製造以及化工、纖維和油氣等行業。數字商業模式新階段回顧過去7年，德國工業4.0有幾個時間節點不容忽視，2011年被提出，2013年被升級為國家戰略，2015年則開始成為企業新的業務增長點。作為企業管理軟體解決方案提供商的SAP，在2012年-2014年的雲業務轉型早期，營收成長近乎停滯。但2015年，該公司有一半的營收已經來自非ERP軟體。SAP於4月24日公布的2018年第一季度業績報告顯示，雲業務新訂單增長14%達到2.45億歐元，營收增長18%至10.7億歐元，約為傳統的軟體服務業務的1/3，總營收的20.3%。SAP於4月24日公布的2018年第一季度業績報告顯示，雲業務營收首次突破10億歐元，增長18%至10.7億歐元，約為總營收的20.3%。作為德國工業4.0企業「排頭兵」的西門子，2015年提出了「邁向工業4.0 -引領數字化企業進程」的主題，由此確定了「工業4.0」的框架，正式開始了關於「工業4.0」具體路徑的研究。在4月23日的新聞發布會上，何睿祺解釋稱：「2013年以前，我們就已經開始設想，從設計到最終投產的、端到端的流程在實際生產中會是什麼樣。但那時我們還沒有形成一個明確的技術路線，究竟需要哪些組件以及技術儲備來達到『工業4.0』這一目標，當時也沒有相應的併購計劃。基於以上幾點，我們在2014年沒有提起『工業4.0』。」也是在2015年，西門子的數字化工廠集團在財報里有了一席之地。2017年第四季度（西門子財報中的2018財年第一季度），西門子數字化工廠集團訂單增長31%，營收增長17%至30.13億歐元。而2018年的新變化則是，3年前提出的「數據驅動型商業模式」的種子已萌芽。「數字化管理和『數字化雙胞胎』技術除了使工廠生產更加靈活，還改變了工廠的商業模式。」何睿祺告訴21世紀經濟報道記者。「Heller是一家機床製造商，他們不向客戶出售機器，而是讓客戶按使用付費（Pay-per-Use）。」何睿祺解釋稱，Heller的機器與西門子基於雲的物聯網操作系統Mindsphere連接，應用「數字化雙胞胎」技術，從而可以估計機器零件的損壞時間，通過模擬就可以在研發實驗室里了解機器的相應性能。「我已經有了『數字化雙胞胎』，這樣我就可以持續地與世界上的其他終端客戶就實際應用程序進行對比。如此，我們就可以有針對性地對設備提供定製服務。」何睿祺表示。不過，目前僅個別企業試行這種新商業模式。埃森哲發現，截止到目前，不少企業的舉措仍集中在數字化的「第一階段」，即通過設備和運營的數字化來提高效率。鮮有企業涉足「第二階段」，即利用產品、營銷和銷售的數字化，推動新型商業模式和新增長。埃森哲近期研究表明，雖然八成的行業高管都期望藉助數字技術提升效率與增長，但進行相應投資的比例僅為13%。鑒於數字經濟顛覆了2C（個人）行業的商業模式，可以想見不久的將來，2B（企業）行業也將迎來全新的數字商業模式。近期，工業4.0平台就成立了「數字商業模式」工作組，以把握數字商業模式的操作原則，將其歸類，並用實例加以說明，最終給出政策和經濟建議。埃森哲董事總經理SvenjaFalk目前擔任德國工業4.0平台的數字商業模式工作組主席。她表示：「對於德國經濟，數字商業模式不可避免。畢竟，從長遠來看，僅靠提高效率無法獲得競爭力。與經濟學家、學者、協會和社會合作夥伴一起，我們正尋求制定提案，研究行業如何從數字試驗階段向價值創造創新階段轉變。」埃森哲認為，未來，隨著越來越多的企業逐漸步入數字化第二階段，投資數字化推動新商業模式，或通過努力搭建產業物聯網平台、推出數字服務，智能企業的數量會快速增長。
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