數(shù)字孿生:通向零成本試錯之路(“數(shù)字孿生”)
本文根據(jù)阿里研究院副院長安筱鵬博士在1月13日"星系2020、預見2030—新經濟朝陽跨年會"上的演講整理。
未來十年,信息通信技術發(fā)展及數(shù)字化轉型重要的主題是,如何重建數(shù)字商業(yè)基礎設施。
1、未來十年,企業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)是,如何面對消費者主權崛起
回望過去的100多年,整個工業(yè)經濟最重要的一個標志是規(guī)?;a、福特式生產。福特有句名言,"不管消費者需要什么,我只有黑色"。在這100多年間,工業(yè)界、學術界、管理界不斷研究探討規(guī)模經濟背景下,如何提高生產的成本、質量、效率和交期。今天及未來,企業(yè)面對的最大的挑戰(zhàn)是消費者主權的崛起,我們每一個消費者的意愿都可以充分地表達、聚合,并廣泛參與并深刻地影響整個供給體系。
面向未來,企業(yè)如何面對消費者主權崛起的重要挑戰(zhàn),企業(yè)能否適時、精準響應消費者需求,正成為企業(yè)核心競爭力的重要組成部分。歐萊雅中國總裁兼首席執(zhí)行官 Fabrice Megarbane曾講到,22年前,歐萊雅進入中國時美妝行業(yè)面對的是“千人一面”,而今天則是“一人千面”。對于化妝品企業(yè)來說,能不能做到“一人千面”是其核心競爭力的重要標志。
2、全球邁向信息技術體系架構大遷移時代
今天,我們看到整個的商業(yè)世界變得復雜,這種復雜來自消費者需求的碎片化、場景化,來自產品本身的變得越來越復雜,來自供應鏈體系的復雜性。傳統(tǒng)的機械設備,不斷加載了通信模塊、CPU、存儲、上億行軟件代碼,產品變得越來越復雜。面對復雜的商業(yè)場景,在過往二三十年所構建的傳統(tǒng)IT架構及解決方案,越來越難以適應商業(yè)系統(tǒng)的復雜性,越來越難以快速地對需求的碎片化、實時化做出精準的、科學的、實時的、低成本的響應。
基于云計算、邊緣計算、IoT的新技術新架構,正在構建面向復雜商業(yè)世界的新解決方案,一個新的數(shù)字商業(yè)基礎設施正在興起。這個數(shù)字商業(yè)基礎設施,是把原有的基于計算存儲的資源不斷遷移到云平臺上,把原有孤立的、分散的業(yè)務系統(tǒng)打碎,重新構建在基于云計算及中臺體系上,包括數(shù)據(jù)中臺、業(yè)務中臺、IoT中臺,各種各樣SaaS化的應用軟件,可以形成面向角色、面向場景、響應需求的解決方案。
3、智能技術群的“核聚變”推動新型數(shù)字商業(yè)基礎設施重構
新型數(shù)字商業(yè)基礎設施是由什么樣的技術構成的呢?5G、物聯(lián)網、互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算、AI、數(shù)字孿生、邊緣計算。事實上,這些技術并不是在一個平臺上。任何單一的技術在這場變革中都不可能完成某種功能,新的技術架構體系需要多種技術的組合,這是智能技術群落的一場"核聚變",它們正在構建新型的數(shù)字商業(yè)基礎設施。MEMS傳感器和IoT可以收集更多的數(shù)據(jù),5G更加高效、低成本、低延時傳輸各種運動設備,人工智能、數(shù)字孿生、云計算、邊緣計算,都以不同的角色發(fā)揮作用。
這些技術都扮演了什么樣的角色?今天可以把所有信息通信技術的邏輯放在數(shù)據(jù) 算力 算法的體系中,去看它對未來數(shù)字化轉型的價值。數(shù)字化轉型本質是兩個革命:工具革命和決策革命。傳統(tǒng)機器設備不斷被智能化,成為智能工具。同時,信息技術的價值在于把正確的數(shù)據(jù)、在正確的時間、以正確的方式,傳遞給正確的人和機器,以優(yōu)化資源配置的效率。無論IoT、云計算,數(shù)字孿生互聯(lián)網數(shù)據(jù),最終是要為企業(yè)決策提供數(shù)據(jù)。我們正在進入數(shù)據(jù) 算力 算法定義的新世界。
就數(shù)據(jù)而言,今天我們每天基于大量的攝像頭、MEMS傳感器各種設備,以及基于互聯(lián)網不斷產生海量數(shù)據(jù)。就算力而言,今天的計算正在演變成基于云計算、邊緣計算、泛在計算的復雜體系,智能手表、智能運動鞋、無人駕駛汽車都會各種計算,無所不在的計算體系正形成,云計算 邊緣計算 移動計算,將構建今天計算體系的新架構。算法是對物理世界運行規(guī)則的邏輯化、代碼化,這種規(guī)則包括物理的、化學的、生物的,也包括業(yè)務流程化的各種規(guī)律。在數(shù)據(jù) 算力 算法的體系中,“ ”就是5G、NB-IoT、時間敏感網等各種新網絡體系,各種各樣能夠把數(shù)據(jù)、算力、算法連起來的一套體系。
數(shù)據(jù) 算力 算法正在構建一個數(shù)字孿生的新世界,這個世界對于我們有什么的價值?
4、創(chuàng)新是一個持續(xù)試錯的過程
數(shù)字孿生對于創(chuàng)新的意義重大。
什么是創(chuàng)新?我們對創(chuàng)新有很多種解釋,從某種意義上來講,創(chuàng)新就是試錯。我們要開發(fā)一架飛機、一輛汽車、一部手機,要發(fā)明一個電燈泡,都會有各種各樣的技術的解決方案,這些解決方案都是在試錯的過程中不斷去完善的。汽車需要做多次碰撞試驗,飛機要做幾萬小時的風洞實驗,安全性才能夠達到最終的要求。這些本質上都是不斷試錯的過程,工藝路線試錯,研發(fā)設計試錯,制造加工試錯等等。如何制造加工,選用什么材料,采用什么工藝,加工溫度是多少,采用什么氣體,等等,都是一個個不斷試錯的過程。質量有一個爬坡期,在質量的爬坡期,從60%的成品率提高到99%的成品率的背后,是一個試錯的過程。
客戶需求的判斷分析,也是一個試錯的過程。開發(fā)了一輛汽車、一架飛機、一件衣服、一個手機,還有食品、化妝品等等,這些產品是不是客戶所需要的,需要我們不斷地去派樣,先讓客戶體驗一下,客戶認可之后,再大規(guī)模地生產。過去的服裝是大規(guī)模生產,百萬件甚至上千萬件地生產,今天的服裝生產是小批量定制的模式,這些從本質上看都是企業(yè)對客戶需求的一種試錯過程。過去都是要把衣服、汽車等產品開發(fā)生產出來讓客戶試用,然后再判斷是不是符合客戶的需求。此外,還有商業(yè)模式的試錯,我們在探索商業(yè)模式的過程中,也是一個不斷試錯的過程,然后不斷地去迭代,找到一個最優(yōu)的模式。
5、通向零成本試錯之路:構建數(shù)字孿生世界
今天,企業(yè)、國家之間的競爭不僅僅是創(chuàng)新能力的競爭,也是創(chuàng)新效率的競爭。市場上的成功不僅僅是能不能開發(fā)設計生產出來某種新產品,而是能不能高效率、低成本、快速地推出市場需要的產品。
創(chuàng)新是一個試錯的過程,那把創(chuàng)新跟數(shù)字孿生放在一起來看時,數(shù)字孿生的價值是什么呢?數(shù)字孿生的價值,就是找到了一條零成本試錯之路。事實上,零成本永遠不可能實現(xiàn),就像零庫存永遠不可能實現(xiàn)一樣,它背后傳遞的是一種理念。1953年日本豐田公司提出高質量、低庫存的生產方式——及時生產JIT(just in time),豐田生產模式的及時生產、精益生產的理念核心關鍵詞就是零庫存。企業(yè)能實現(xiàn)零庫存嗎?也許不可能真正實現(xiàn)零庫存,但企業(yè)可以不斷地去逼近零庫存這樣一個理想狀態(tài)。對于一個企業(yè)來說,試錯總是有成本的,但是今天有了一種新的方法論,這個方法論就叫做數(shù)字孿生,可以把試錯的成本降到最低,不斷地去逼近零成本。
數(shù)據(jù) 算力 算法,連接起來作為一種信息基礎設施,或者把它定義為數(shù)字商業(yè)基礎設施,它有什么價值?它在做一件事情,無論芯片、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算,都在數(shù)字孿生的虛擬世界中描述現(xiàn)實的物理世界,在此基礎上,持續(xù)診斷、預測、決策,找到一條通向零成本試錯之路。
達索科學家說達索不是軟件公司,而是科技公司。達索的科學家給我們講心臟的構造,心臟中某一塊肌肉的拉力極限是多少?心肌細胞電脈沖的規(guī)律是什么?達索與全球最頂級的醫(yī)學院合作研究心臟的規(guī)律,基于此來構造虛擬世界中的數(shù)字心臟。這個數(shù)字心臟有什么價值呢?它可以縮短醫(yī)療器械研發(fā)生產周期,可以快速通過設備驗證,可以提高實習醫(yī)生的學習效率,可以提高醫(yī)生手術的質量。
這套方法論,不僅在醫(yī)療上,在經濟社會各領域正在成為一種現(xiàn)實,我們稱之為數(shù)字孿生的世界。物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算正在描繪一張藍圖,雖然現(xiàn)在看不清楚長什么樣子,星星點點、模模糊糊的,但是可以預測未來,所有這些技術都在虛擬世界重構物理世界。
過去開發(fā)一輛新汽車,需要做30次碰撞試驗,今天只需要做一次,明天可能一次也不要了;過去要碰撞、再設計、再制造、再碰撞,反復迭代周期很長。今天,人們可以在虛擬世界仿真。
過去研制一架飛機需要上萬小時風洞實驗,現(xiàn)在風洞實驗可以減少很多;過去飛機從立項到首飛需要近20年,現(xiàn)在只需要10年。
過去設計生產火車,需要把火車生產出來,在京滬線上跑起來進行;今天可以通過虛擬高速列車在虛擬的京滬線上跑起來,測量不同的時速下高鐵的電流、電壓,穩(wěn)定性、安全性、可靠性,以及每個座位上的噪音。在此基礎上快速地迭代產品的研究周期,提高研發(fā)效率。
馬斯克的SpaceX公司將火箭發(fā)射成本已經降低到傳統(tǒng)商業(yè)發(fā)射公司1/10以下,在數(shù)字世界重構火箭研發(fā)新體系發(fā)揮了重要作用。火箭研制絕大部分成本都耗費在試車過程中,火箭發(fā)動機研制75%成本在“試驗、失敗、修改”,SpaceX公司通過仿真技術,一方面替代大量傳統(tǒng)實物試驗,提高研制效率、降低成本;另一方面,創(chuàng)新研制新方法,如通過仿真分析成功采用機械冷分離,替代傳統(tǒng)爆炸式熱分離。為了滿足仿真需要SpaceX公司甚至自己開發(fā)計算流體力學仿真軟件(CFD)。
2018年阿里天貓平臺上的新品5000多萬,2019年發(fā)展到有上億新品。3C產品新品從一年上新一次到每年上新兩次以上,美妝從每年上新一次到每月上新一款旗艦商品,個人護膚上新從18-24個月縮短到9個月,電器從2-3年上新到每年上新兩次。其背后在于天貓與品牌廠商合作,構建了一套在數(shù)字世界中模擬消費者對產品評估、評價、反饋的新機制,大大提高了新產品的研發(fā)效率。無論是3C、美妝、個人護膚品、電器、服裝等很多產品的研發(fā)生產效率大幅提高,他們內在的邏輯跟飛機、汽車開發(fā)機制是一樣的。
數(shù)字建筑也正沿著這個方向去演進。今天,人們可以把城市通過虛擬化的方式在數(shù)字孿生世界中呈現(xiàn)出來,每一個建筑、每一個房間、每一個通風口都可以在數(shù)字孿生的世界呈現(xiàn)、展示、模擬、優(yōu)化。未來10年,如果圍繞數(shù)字化轉型做一件事情,那就是重構一個新的數(shù)字商業(yè)基礎設施,在這個基礎之上,構造數(shù)字孿生的世界。
當今數(shù)字孿生的世界還是碎片化的、靜態(tài)的,未來一定是動態(tài)的,實現(xiàn)物理世界與賽博空間數(shù)據(jù)實時互動,把來自物理世界的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)字孿生世界,數(shù)字世界快速優(yōu)化、反饋,服務于交通、制造、建筑、醫(yī)療等方方面面。
6、人類社會認識客觀世界的四種方法論
這場數(shù)字商業(yè)基礎設施的重構,對整個社會帶來了什么?它構造了一種新的認識和改造世界的方法論。
首先是理論推理。在過往的幾百年間,人類進步依賴于天才科學家牛頓、愛因斯坦等,他們通過抽象、歸納、數(shù)學,去認識發(fā)現(xiàn)這個世界的規(guī)律。
二是實驗驗證。100多年前,愛迪生為了發(fā)明電燈,采用了各種各樣的材料,在幾千種材料不斷試錯,發(fā)現(xiàn)最好的發(fā)光材料,這是試驗驗證方法論來認識世界。這種方法論今天仍然是我們認識世界的重要方法。
三是模擬擇優(yōu)。今天有了軟件、IoT、5G、人工智能這些新技術,我們在構造一個新的改造和認識世界的方法論,這就是模擬擇優(yōu)。在一個虛擬的世界中去還原、優(yōu)化物理世界所發(fā)生的事情。
四是大數(shù)據(jù)分析,模擬擇優(yōu)是一種基于機理模型的分析,大數(shù)據(jù)更多是基于相關性的分析。
數(shù)字商業(yè)基礎設施的變化,對整個經濟社會帶來的影響才剛剛開始,未來還有更廣闊的空間。
責編:斌卡(轉載及媒體合作請后臺聯(lián)系小編)
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