在新形勢下中國制造業(yè)面臨新的“?！迸c“機(jī)”，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變、從工業(yè)經(jīng)濟(jì)向數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展成為必然趨勢。在此過程中，安世亞太提出和探討了應(yīng)用系統(tǒng)工程方法，將數(shù)字孿生體作為頂層工具，有助于將國家和地方政府、制造業(yè)企業(yè)，以及解決方案供應(yīng)商等相關(guān)方目標(biāo)和資源進(jìn)行整合，形成數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略和實施框架。

世界巨變和中國制造業(yè)的危與機(jī)

今年以來，世界巨變。世界經(jīng)濟(jì)衰退乃至引發(fā)經(jīng)濟(jì)危機(jī)，已逐漸成為現(xiàn)實，給中國制造業(yè)企業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)和“危機(jī)”。

從“危”的角度看：全球供應(yīng)鏈斷裂，國際貿(mào)易保護(hù)主義抬頭，逆全球化成為趨勢。市場容量沒有增長甚至還可能萎縮，供給產(chǎn)能過剩而客戶卻日益挑剔。質(zhì)量和成本只是參與玩家的敲門磚，而拿出獨特價值的產(chǎn)品和服務(wù)、乃至通過發(fā)掘新業(yè)態(tài)跑馬圈地，成為制造業(yè)企業(yè)發(fā)展和生存的關(guān)鍵。

從“機(jī)”的角度看：國際國內(nèi)格局正在重構(gòu)，“亂世出英雄”。2008年在美國次貸危機(jī)引起的世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)沖擊下，我國電子商務(wù)、移動支付和現(xiàn)代物流等以前所未有的速度迅猛崛起，被譽(yù)為“新四大發(fā)明”。當(dāng)下，中國龐大且快速增長的國內(nèi)需求、門類齊全的現(xiàn)代工業(yè)體系、IT、DT和增材制造等數(shù)字化和制造新技術(shù)帶來的新生產(chǎn)力，及其在商業(yè)領(lǐng)域結(jié)合中國國情的成功經(jīng)驗，都為中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和跨越式發(fā)展帶來機(jī)遇。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為驅(qū)動制造業(yè)轉(zhuǎn)型的新動能

安世亞太數(shù)字孿生體研究專家丁杰介紹，市場變化使傳統(tǒng)制造業(yè)正在向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型，從傳統(tǒng)的批量制造向定制化柔性制造轉(zhuǎn)變，從產(chǎn)品制造過程向售前、售后的服務(wù)過程延伸。而售前的客戶需求引導(dǎo)、追蹤和針對性設(shè)計，以及在售后長時間服務(wù)過程中增加客戶粘性和實現(xiàn)再銷售，成為促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)實現(xiàn)差異化競爭、提高附加值、業(yè)務(wù)延伸和利潤提升的關(guān)鍵。換言之，制造業(yè)正在從工業(yè)向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型與結(jié)合。

生產(chǎn)力水平的發(fā)展對于產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)和基礎(chǔ)設(shè)施的保障，如下圖所示。云大物智鏈等IT使能技術(shù)的發(fā)展，以及增材制造等制造工藝領(lǐng)域的突破，正在推動第四次工業(yè)革命的到來，以及數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

“數(shù)字化的資源和信息”對于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的作用，正如同石油和機(jī)械對于工業(yè)的作用，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)動機(jī)，將數(shù)字燃料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)動能。而在此過程中，同樣需要數(shù)字新基建進(jìn)行保障。

生產(chǎn)力水平促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施保障和經(jīng)濟(jì)發(fā)展（源自安世亞太）

數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為國家戰(zhàn)略，在“數(shù)字產(chǎn)業(yè)化”和“產(chǎn)業(yè)數(shù)字化”的目標(biāo)導(dǎo)向下，如何引入數(shù)字化理念和技術(shù)賦能傳統(tǒng)制造，則成為制造業(yè)企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。

近年來，國家各部委陸續(xù)發(fā)布“新基建”（國務(wù)院）、“3D打印列入十三五規(guī)劃”（國務(wù)院）、“先進(jìn)制造業(yè)與先進(jìn)服務(wù)業(yè)深度融合”（發(fā)改委）、“制造業(yè)設(shè)計能力提升”（發(fā)改委）、“促進(jìn)服務(wù)型制造發(fā)展”（工信部）、 “國家軟件重大工程”（工信部）等規(guī)劃和支持政策，均反映了新形勢下制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的國家戰(zhàn)略。

安世亞太：系統(tǒng)工程方法和數(shù)字孿生體工具是推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型的有力武器

制造業(yè)企業(yè)在推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，將面臨很多問題和挑戰(zhàn)。

例如國家發(fā)展改革委高技術(shù)司司長伍浩指出：當(dāng)前不少企業(yè)轉(zhuǎn)型主要存在三個問題：一是轉(zhuǎn)型能力不夠、“不會轉(zhuǎn)”，二是轉(zhuǎn)型成本偏高、“不能轉(zhuǎn)”，三是轉(zhuǎn)型陣痛期比較長，“不敢轉(zhuǎn)”。

安世亞太認(rèn)為，解決的方案是“方法和工具”、“開源和生態(tài)”，以及“賦能和路徑”。本文重點討論“方法和工具”問題。系統(tǒng)工程是實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方法框架，而數(shù)字孿生體是實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心關(guān)鍵使能技術(shù)和頂層工具。

1. 系統(tǒng)工程方法

系統(tǒng)工程最早由中國航天、導(dǎo)彈和自動化之父錢學(xué)森院士引入中國，錢學(xué)森院士指出：系統(tǒng)工程是組織管理“系統(tǒng)”的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗和使用的科學(xué)方法，是一種對所有“系統(tǒng)”都具有普遍意義的科學(xué)方法。

系統(tǒng)工程已廣泛應(yīng)用于國際國內(nèi)航空航天等高端裝備研制領(lǐng)域，實踐證明對于復(fù)雜、龐大、多組織和新技術(shù)并行的大型工程具有突出的指導(dǎo)作用。

系統(tǒng)工程方法的主要特點是：

1) 把研究對象作為一個整體來分析，分析總體中各個部分之間的相互聯(lián)系和相互制約關(guān)系，使總體中的各個部分相互協(xié)調(diào)配合，服從整體優(yōu)化要求。在分析局部問題時，是從整體協(xié)調(diào)的需要出發(fā)，選擇優(yōu)化方案，綜合評價系統(tǒng)的效果；

2) 綜合運用各種科學(xué)管理的技術(shù)和方法，定性分析和定量分析相結(jié)合；

3) 對系統(tǒng)的外部環(huán)境和變化規(guī)律進(jìn)行分析，分析它們對系統(tǒng)的影響，使系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境的變化。

傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程方法以霍爾模型作為核心，提出了由時間維、邏輯維和知識維所構(gòu)成的三維空間抽象結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了系統(tǒng)工程的方法框架。

該框架的優(yōu)勢是適合于大型項目的組織，在特定的邏輯維度（比如數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展客觀規(guī)律）的基礎(chǔ)上，綜合考慮了知識維度（比如IT、DT、AI支撐和應(yīng)用環(huán)境，從可量化描述的工程領(lǐng)域到難以模型和量化的社會和藝術(shù)領(lǐng)域），以及時間維度（多項目組織的合理路徑，以及如何落地實施）之間的總體規(guī)劃和相互影響要素。

除此以外，系統(tǒng)工程方法在具體的數(shù)字孿生體項目實施中，如何構(gòu)建IT和DT系統(tǒng)部署以形成數(shù)字基建支撐平臺，如何應(yīng)用正向設(shè)計和DFAM面向增材的設(shè)計以實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新等，已形成很多本領(lǐng)域、本專業(yè)的實例化應(yīng)用。

安世亞太提出基于模型的系統(tǒng)工程MBSE應(yīng)用于復(fù)雜裝備和系統(tǒng)研發(fā)。MBSE的方法和流程同樣也可作為指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等數(shù)字孿生體使能技術(shù)系統(tǒng)的部署實施和架構(gòu)設(shè)計。

基于模型的系統(tǒng)工程MBSE應(yīng)用于復(fù)雜裝備和系統(tǒng)研發(fā)（源自安世亞太）

2. 數(shù)字孿生體工具

安世亞太基于對數(shù)字孿生體的研究認(rèn)為，應(yīng)用數(shù)字孿生體作為推進(jìn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的頂層工具，應(yīng)用系統(tǒng)工程方法進(jìn)行實例化，相對于其他架構(gòu)或信息化規(guī)劃和實施方法論，其優(yōu)勢在于：

1) 數(shù)字孿生體的核心在于虛擬世界和物理世界的結(jié)合，更多地關(guān)注于虛實雙向互動與促進(jìn)，適用于不斷迭代升級的轉(zhuǎn)型過程；

2) 數(shù)字孿生體的應(yīng)用范圍更廣，從產(chǎn)品的數(shù)字孿生體，到供應(yīng)鏈和物流、產(chǎn)業(yè)數(shù)字孿生，乃至城市和軍事，已應(yīng)用到生產(chǎn)生活、國計民生的方方面面。在此框架下研究企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，可用一致性的模型進(jìn)行宏觀戰(zhàn)略思考和路徑規(guī)劃；

數(shù)字孿生體在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用（源自北航陶飛教授）

3) 數(shù)字孿生體在各領(lǐng)域的應(yīng)用，從模型到系統(tǒng)和案例，已具備很好的實踐基礎(chǔ)，各研究機(jī)構(gòu)也形成了很多研究成果。

數(shù)字孿生體系統(tǒng)的通用參考架構(gòu)和應(yīng)用場景（源自安世亞太）

系統(tǒng)工程和數(shù)字孿生體相結(jié)合的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施框架

基于系統(tǒng)工程方法和數(shù)字孿生體工具的特點，安世亞太初步構(gòu)建了下圖數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實施框架。

建立此框架的目的在于將數(shù)字化轉(zhuǎn)型的利益相關(guān)方（國家和地方政府、IT、DT和智能制造等解決方案服務(wù)商、制造業(yè)企業(yè)等），納入到一個可視化的坐標(biāo)系內(nèi)，相關(guān)方共同研討和豐富，形成一個清晰的戰(zhàn)略路徑。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施框架

從三個坐標(biāo)軸和其組合形成的二維空間，最后到三維空間，分別描述其中要點如下：

1) 系統(tǒng)維：是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要目標(biāo)，關(guān)注者主要是國家發(fā)改委、地方政府以及制造業(yè)企業(yè)。對于國家來說主要是國際競爭和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，對于地方政府來說主要是地區(qū)經(jīng)濟(jì)和差異化競爭策略；對于企業(yè)來說主要是如何通過新產(chǎn)品、新市場和新業(yè)態(tài)，提升競爭力；

2) 認(rèn)知維：是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的動能和技術(shù)支撐，關(guān)注者主要是國家工信部、科技部和IT、DT、工業(yè)自動化和高端裝備等解決方案供應(yīng)商。對于國家來說主要是把握、跟隨或引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展趨勢，解決“卡脖子”問題；對于供應(yīng)商來說主要是把握技術(shù)演進(jìn)趨勢、形成獨特競爭優(yōu)勢、GPT（通用目的技術(shù)）產(chǎn)業(yè)化等目標(biāo)；

3) 項目維：是數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施落地的具體路徑，以上各相關(guān)者都關(guān)注。對于國家和地方政府來說，如何制定和實施導(dǎo)向型政策；對于供應(yīng)商和企業(yè)來說如何順應(yīng)大勢和踩住節(jié)拍；

4) 系統(tǒng)維和認(rèn)知維的結(jié)合：GPT技術(shù)熟化、跨越新技術(shù)“裂谷”，與產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力；

5) 系統(tǒng)維和項目維的結(jié)合：以戰(zhàn)略目標(biāo)為核心的資源合理匹配，包括人才與組織、工具與方法、流程與標(biāo)準(zhǔn)等，總體規(guī)劃、制定制造業(yè)企業(yè)賦能戰(zhàn)略、導(dǎo)向型政策和營造生態(tài)環(huán)境；

6) 認(rèn)知維和項目維的結(jié)合：主要是技術(shù)解決方案供應(yīng)商與實施計劃的匹配和落地，比如項目組規(guī)劃、建立成熟度標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)狀評估、實施細(xì)節(jié)和效果測量等；

7) 以上三維結(jié)合：即形成制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的目標(biāo)、規(guī)劃、資源和路徑。

研究和借鑒世界先進(jìn)工業(yè)國家的數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗

新工業(yè)革命和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢，已成為世界先進(jìn)工業(yè)國家的共識，并根據(jù)各自的目標(biāo)和國情制定了相應(yīng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型促進(jìn)戰(zhàn)略。

1. 德國中小企業(yè)（比中國定義的中小企業(yè)規(guī)模要大）數(shù)字化業(yè)務(wù)流程轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略以聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和能源部領(lǐng)導(dǎo)，建立了德國中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型框架（下圖）。以中小企業(yè)4.0等大型資助板塊為方向，眾多小型資助項目為核心，多個促進(jìn)中心為技術(shù)指導(dǎo)的全面引導(dǎo)系統(tǒng)；與研究機(jī)構(gòu)或大學(xué)及其他利益相關(guān)者共同合作，分為短期、中期和長期計劃來具體實施促進(jìn)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略，旨在為中小企業(yè)提供免費的、方便理解的、實用的數(shù)字化相關(guān)指導(dǎo)。

2. 美國Manufacturing USA成為推動美國制造的新平臺和相關(guān)技術(shù)的“孵化器”。美國制造并沒有囿于“制造業(yè)回歸”的思路，而是“尋找新領(lǐng)地”，把未來的優(yōu)勢（設(shè)計和創(chuàng)新）放在核心位置。

3. 英國則將數(shù)字孿生體應(yīng)用提升到國家戰(zhàn)略層面，提出了數(shù)字孿生體國家戰(zhàn)略。對于通過數(shù)字孿生體應(yīng)用于提升公眾生活便捷性、拓展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式、減少資源浪費等方面，發(fā)布了具體的信息管理框架路線和國家級數(shù)字孿生體原則。

綜上，深刻理解新形勢下中國制造業(yè)的“?！迸c“機(jī)”，把握“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”下“服務(wù)型制造”的發(fā)展趨勢，安世亞太認(rèn)為，以“系統(tǒng)工程”方法和“數(shù)字孿生體”工具構(gòu)建制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略和實施框架，同時在研究世界先進(jìn)工業(yè)國家做法的基礎(chǔ)上，揚(yáng)長避短和差異化競爭，中國制造業(yè)可以轉(zhuǎn)危為機(jī)，繼往開來，革故鼎新。

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關(guān)于安世亞太

安世亞太具有23年的研發(fā)信息化工業(yè)軟件開發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗、6年的工業(yè)品先進(jìn)設(shè)計和增材制造經(jīng)驗，是我國工業(yè)企業(yè)研發(fā)信息化領(lǐng)域的領(lǐng)先者、新型工業(yè)品研制者、企業(yè)仿真體系和精益研發(fā)體系創(chuàng)立者，在國內(nèi)PLM、虛擬仿真及先進(jìn)設(shè)計領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，提出了基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計和智能制造解決方案，聚焦于打造以增材思維為核心的先進(jìn)設(shè)計與智能制造產(chǎn)業(yè)鏈，以全球視野和格局進(jìn)行資源整合、技術(shù)轉(zhuǎn)化和生態(tài)構(gòu)建。

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