以下文章来源于升华洞察 ,作者冯升华
企业数字化转型的今天和明天与昨天有什么不同?今天,企业数字化转型的关键词是数字化蝶变。企业的数字化蝶变有哪些基本特征?前方高能,请系好安全带。
本文节选及改编自作者在由广东省能源协会支持、广州华盟信息科技有限公司与达索系统联合主办的“2023年能源行业数字化转型创新论坛”上发表的演讲——《达索系统全球企业数字化转型实践的启示》。
在过去的40多年时间里,达索系统一直在引领全球企业数字化转型的方向,与全球数字化先进企业一起实践企业数字化转型。整个过程可以分为六个阶段和三大主题。
第一阶段,从1981年开始,提出所见即所得,引领设计从2D向3D转变,让世界变平了。
第二阶段,从1989年开始,提出DMU(数字样机),用数字样机取代了物理样机。
第三阶段,从1999年开始,提出PLM(产品生命周期管理),将产品和流程连接起来。
第四阶段,从2012年开始,推出3DEXPERIENCE平台,从产品和服务扩展到体验。
第五阶段,从2020年开始,提出生命体的虚拟孪生体验,从事物扩展到生命。
第六阶段,从现在开始到2040年,提出可持续世界的虚拟孪生体验,推动循环经济与体验经济的融合,让我们的世界更具可持续性。
第一个数字化转型的主题是Industry Knowledge & Know-How(行业知识),在虚拟世界中基于模型表达各行各业的知识。
第二个数字化转型的主题是Experience(行业体验),在虚拟世界中通过迭代和优化,为最终消费者、市民和公民带来产品、生活、生命健康领域的最佳体验。
第三个数字化转型的主题是Metamorphosis(行业蝶变),展望下一个愿景,即 2040 年,我们认为促进体验经济与可持续经济之间的联系需要的不仅仅是转型,而是真正的化茧成蝶,脱胎换骨的蜕变。事实上,我们可以从生命与大自然中学到很多东西,并将我们学到的东西反哺应用到事物中。
ChatGPT给了我们类似的启示, ChatGPT的训练使用了约45TB数据,其中包含多达近1万亿个单词的文本内容,约等于1351万本牛津词典,几乎相当于把互联网上的文本全部学习了一遍,籍此成就了一个几乎无所不知,无所不晓的大师。
3DEXPERIENCE平台带来的蝶变,本质上也是连接企业及社会所有的行业知识和行业体验,集人类行业智慧之大成,为企业带来数字化蝶变。
对于能源行业来说,新一代企业数字化战略的核心主题是蝶变。那数字化蝶变包含哪些内容呢?用一个字来表达,是“全”字。既然是全,我们就没有办法涵盖数字化蝶变所有的特征,只能从一条一条的线索来观察数字化蝶变的内涵。
接下来我会用全管理、全科学、全智能、全链条、全柔性和全绿色六条线索来分享我对能源企业数字化蝶变的认知。
企业数字化蝶变从本质上来讲,有两个基本的实现逻辑。首先是数据驱动,将物理世界数据化,借助于传感器、三坐标测量仪、计数器、条码枪、手工输入等手段,从设备、生产线、管理系统等获取数据,经过算法运算后提升管理KPI,实现极致管理。
其次是基于模型构建虚拟孪生体验,在虚拟世界中对产品进行迭代与优化,包括能源基础设施,找到最佳方案并将其在现实世界实现。
由虚拟孪生构建的工业元宇宙,其中的宇宙法则和宇宙规律,包括物理定律、化学定律、生物学定律等科学定律与现实宇宙是一致的。因此,虚拟孪生体验是基于科学的虚拟孪生体验。
基于科学的虚拟孪生体验是一种整体的系统论方法,只能通过利用虚拟世界的模拟继而改善现实世界来实现,它需要深入的科学认知和技术实现手段予以支撑。达索系统提供的基于科学的虚拟孪生体验依赖于一系列多尺度学科,包括生物学、化学、材料科学、力学和电磁学,使3DEXPERIENCE平台的人工智能引擎能够将其庞大的、无组织的数据转化为结构化的知识和专有技术。
这些虚拟资产正在成为面向最终消费者的新产品和服务的推动者,这正是客户所期望的:不仅是产品的虚拟化,而且是产品在使用环境中的虚拟化,这就是达索系统所说的 “体验经济”以及 “体验”的本质所在。
全管理蝶变是在企业全方位数字化管理基础上实现的,是管理的整体最优化,或者称为极致管理。全管理的第一个特征是能够实现自顶向下的逐级分解和自底向上的逐级汇总。
企业的宗旨和远景被分解为一系列的企业战略目标,再分解为产业组合、项目群、项目;项目向下分解为一个个任务,每一项任务由流程来保证其完成质量,直到实现每一个流程步骤中的全部内容。
细节决定成败,只要每一项工作都能被出色完成,企业,或董事长的战略目标也就达成了。
全管理的第二个特征是全生命周期中每一个环节的卓越及全生命周期的全面卓越。从立项、初步设计到详细设计、制造与采购、施工建造、调试、运营维护到退役,实现卓越资本设施、卓越工程、卓越采购、卓越制造、卓越施工、卓越运维计划和调试、卓越退役。
全管理的第三个特征是实现多维度、通透、洞察的智能驾驶舱。我们根据仪表盘的显示操控汽车,作为能源企业的管理人员,要驾驭一个企业,也要有个智能驾驶舱。我在“智能驾驶舱”前面加了几个定语,第一个关键词是多维度,也就是说企业的管理好不好,需要从每一个维度去看。好的管理从每一个维度看都应该是好的,都没有问题,因此是多维的;第二个关键词是透明,也就是企业里面所有的信息我们都应该能够利用起来;第三个关键词是洞察,我们不仅仅是看到这些数据,只看到数据是没有用的,我们要能从这些数据里面获得决策支持,对企业运行予以预测和指导。
全管理的第四个特征是全面协同。我们把能源企业价值链中涉及到的所有的人都纳入蝶变系统中协同,把所有的人的思想和智慧汇集到一起,实现极致协同,实时协同。
全管理的第五个特征是借助于人工智能算法来实现全局最优决策。在这里我举个例子,达索系统有个客户,法国道达尔能源集团,他们想借助于达索系统的3DEXPERIENCE AI来实现全局最优决策。
他们其实有些担心,因为这个项目面临一系列的挑战。
第一个挑战是暗数据,什么是暗数据呢?企业里面的数据不是都可以直接访问的数据,有的藏在文件里面,有的藏在图片里,这些就是暗数据。怎么能把所有的信息都拿出来?这是一个挑战。
第二个挑战是因果关系。企业难免会出现一些质量问题,出现问题的原因,可能无法归结为一个简单原因,可能是很多原因导致出现了质量问题。到底是什么原因?如何分析出来?如何避免出现质量问题?
第三个挑战是人类的偏见,或者说是刻板印象。我们人类有很多主观的想法,怎样才能排除偏见?这些都是需要人工智能帮我们去做的。达索系统的3DEXPERIENCE平台通过AI帮助道达尔能源集团实现了项目的目标。
再接下来,全管理的第六个特征是业务流程自动化。一个企业的运转其实是非常复杂的,达索系统喜欢用一个词来表示,称之为“sophisticated”。就好像一个机械手表,里面有非常复杂的齿轮系。如果你观察过所谓的“陀飞轮”,你会惊叹于它的精密之美。借助那么多的齿轮,最终实现时针、分针和秒针都能够那么精准的帮我们去指出时间,它背后有一套非常精密的逻辑。
要使整个企业以最佳状态运转,让每一个人在每一个时间都知道该做什么,这就需要一个全企业的业务流程自动化。
刚才讲的是全管理的六个特征,如果全部都实现了,企业的管理就能上一个台阶,完成了蝶变。接下来是全科学蝶变。
我们建设和运营一个核电站,或者一个其它的能源设施,整体的全科学,意味着采用虚拟孪生体验来去支撑企业的全方位正向研发设计。
能源基础设施实现正向研发设计,始于体验,终于体验,这一过程不可能只是简单的知识叠加,而是一套精密的体系。达索系统称之为IFWeLoop,虚拟孪生体验循环。
一切活动从体验开始,因体验而产生需求,由需求定义功能,功能由逻辑实现,最终体现为物理产品。E-R-F-L-P,再接下来是产品的仿真验证与优化,经过建模、场景定义和优化结果(M-S-R)的步骤,获得最优设计;通过制造与建造,交付物理的基础设施与虚拟资产;在物理世界和虚拟世界实现运营和维护的两化融合,最后在虚拟世界中确保退役阶段对环境的保护。
全科学还意味着我们要能够从原子到星球规模,从不同的尺度去建模和理解客观世界。按照从宏观到微观,从大尺度到小尺度的顺序考虑,从星球的尺度上,我们考虑的是全球的能源和气候问题;往下我们思考的是一个国家的能源体系,再往下是一个具体的子行业体系,比如说核电体系,再往下是一个个的核电站,再往下是设备,再往下是零件,然后是材料,最后是分子和原子。
全科学的最优,在任意一个尺度的视角上来看,都是最优的。3DEXPERIENCE平台就具备这样卓越的能力,带领我们从无级缩放的不同尺度去理解客观世界,从原子到星球,我们在虚拟世界里面建立虚拟孪生体验。
接下来讨论全智能蝶变。
今年2月份在美国田纳西州的纳什维尔,达索系统举办了3DEXPERIENCE World Live 2023大会。在大会上,达索系统董事会主席兼首席执行官Bernard Charlès(夏伯纳)先生分享了达索系统对未来设计的思考。
ChatGPT在人工智能聊天领域带来了智能蝶变,设计领域的全智能蝶变会是什么样子的?
第一个思考,是如何获得最佳的设计质量。先来一个灵魂拷问,我们以前设计的所有产品,它是最好的吗?我想面对这样的一个问题,没有任何一个设计师敢回答,我的设计是最好的。什么样的设计才是最好的呢?才能算是五星级的设计?
人工智能的发展已来到一个新的阶段,3DEXPERIENCE人工智能设计能够让我们重新评估产品的设计质量,能够让我们创造出具有高质量规格的五星级设计,从而提升公司的IP。
如果我们把现在的CAD软件称为初级CAD软件,人类工程师基于初级CAD软件设计的所有的产品,都将由3DEXPERIENCE人工智能设计自动重新生成。
Bernard Charlès说,想象力是和魔法连接在一起的,达索系统希望人们在3DEXPERIENCE平台上发现魔法。3DEXPERIENCE世界是一个新的世界,一种全新的设计方法。
设计质量一直是过去设计师对所有项目所做工作的核心。就拿大会上的Model
Mania Events(建模狂热比赛)来说,想想看,我们今天可以选择其中一种型号,任何你所知道的,在我们的人工智能引擎上,初级CAD在这个星球上创建的任何设计都将自动重新生成这些设计,并重新创建尽可能更好的设计。
这就是大家在这里看到的,这将带来两个后果。第一,你可以重新评估你的设计质量。第二,它让你能够创造出具有高质量规格的五星设计,从而提升你公司的IP。正如我们经常谈论的ChatGPT和诸如此类的技术所做的那样。
我们正在3DEXPERIENCE平台内应用人工智能技术,用于未来的设计,以决定什么是正确的规格,3DEXPERINCE人工智能将为您自动创建机器上的零件。它将作为一项云服务提供。
更近一步,地球上许多现有的物体甚至还没有实现数字化,或者数字化程度很低。现在三维激光扫描仪价格合理,易于使用,但问题是,我们能多快使用人工智能来真正重建被扫描东西的规格?
凭借非常先进的3DEXPERINCE人工智能技术,我们可以在尽可能靠近扫描的地方快速重新创建产品和零件的规格,而无需花哪怕一分钟在屏幕上设计,我们会为所有的用户,包括制造商、创新者、SolidWorks用户、CATIA用户、3DVIA用户在平台上提供这一功能,您不仅可以获得设计规格,还可以提升企业IP。您可以为它重新创造完美的设计,还可以重新设计您的公司的所有遗产。
达索系统计划在3DEXPERINCE平台上,真正能够索引、扫描、重新评估、排序、简化、重命名企业的遗产,为庞大的数据集提供真正的特征,达索系统的客户已经将其应用于大规模的车辆开发。客户求助于达索系统,他们希望能预测材料成本的波动性、供应中断以估计产品和有效降低方案成本的风险。
当客户准备交付这辆车时,项目组只用了不到三周的时间就完成了设计。通过实时研究材料供应的波动性,以便能够提供非常接近现实的估计。为什么这项技术如么重要?因为我们都将面临一个新的挑战:材料替代品。
你们是如何挑选新型材料的?这就是为什么达索系统正在引领新的材料科学技术创新,是为了实现循环经济,这也是达索系统发展生命科学的原因。事实上,2022年,达索系统已经成为医疗保健生命科学领域排名第一的全球参与者,其增长速度超过了所有其他行业。
我们以前设计的所有的产品其实都没有生命。这个世界上什么东西是最好的?其实是进化出来的生命。我们人类为什么长成这个样子,为什么人类那么聪明,这是因为有亿万年的进化,DNA的进化。那问题来了,我们所有的产品设计能不能进化出来,能不能通过DNA的方式,基因的方式进化出来,这就是人工智能仿生学的设计。以后所有的产品,应该是由人工智能算法加速进化出来的,这才是最好的。
Bernard Charlès说,在短短三年的时间里,达索系统正在学习生命科学,即生物模仿。你将在这里看到一个例子,说明我们如何优化结构并使其栩栩如生。我们可以在人体细胞中让我们喜欢的物质生长。使用规格会产生更接近于DNA行为的结果,而不是物质行为,我们在现实生活中观察到的DNA行为,这是作为平台内的一项服务提供的,就像你的皮肤一样,它可以自我愈合。
利用我们从生命科学中学到的知识,21世纪的设计新世界将真正发生变革。生物想象力可以被大学生们很好地理解,例如,这是一支在3DEXPERINCE上使用SolidWorks赢得比赛的团队,他们发明了乌龟机器人。
他们观察了海龟的真实生活,并进行了生物模拟,发现使用该系统可以建立新机制。这个机器人是用来清除港口的塑料垃圾的,所以,想象力的未来与设计的未来和新的设计技术有着很好的联系。我相信你们都将能够以这种方式让你们的公司实现真正的变革性发展。
什么样的人最了解你?其实不一定是人,也不一定是你自己。最了解人心和人性的,可能是人工智能。
Bernard Charlès说,魔法真的重新定义了世界设计的未来,两年前,达索系统决定建立一个供宜家使用的平台,他们在不到一年的时间里就在网上销售了数百万个厨房。消费者在网上设计一切,消费者设计他们想要的厨房。
Bernard Charlès说,云端有数百万个在线厨房可用,我们现在正在从这个庞大的数据集中学习。当人们指定他们需要什么时,我们可以自动为他们创建新的环境。系统将向他们提出并展示多种想法,我们每天服务的庞大客户群对所有人来说都是一笔巨大的财富。
就新的覆盖范围而言,成千上万的大公司,成千上万的用户,成千上万的初创公司,成千上万的学生。平台现象正在改变连接的边界,创建并维系新型的生态系统。
所有这些新事物即将到来。7月1日是一个重要的时刻,Bernard Charlès认为,对于用户将获得的所有解决方案来说,基于软件即服务的人工智能设计是21世纪设计的未来,它将使我们的世界更加可持续,并使新玩家取得成功,改变21世纪绿色产业的未来。
接下来的线索是全柔性蝶变。为什么要全柔性?我们企业所拥有的材料是有限的,企业的供应商是有限的,企业的设计人员是有限的。我们如何利用这些有限的人力资源、供应商资源、产品资源去设计出产品,以满足各类客户的个性化需求?
先说产品化和标准化。一个很好的例子是罗罗正在开发的小型模块化核电站。在他们的商业案例中,罗罗的目标是至少生产 40个单位才能实现盈利指标。他们知道当地市场是不够的。因此,他们正在设计工厂,通过采用标准方法满足全球客户的需求。
第二个关键促成因素是模块化。这个想法是将工厂分成更小的模块,可以在场外制造和测试,然后在现场运输和组装。这样就可以获得可复制性,实现高质量、资源可用性和对天气变化的非敏感性,还有机会为这些模块建立专门的制造工厂。
下一条线索是全链条蝶变。要实现全产业链的蝶变,就要建立全产业链的虚拟孪生 。仍以实现双碳目标为例,要想实现能源行业全产业链最低的碳足迹,就需要评估整个能源行业的全生命周期。
我们人类的每一项生产活动,包括原材料的获取,采矿与冶炼,运输与加工,全产业链、全生命周期中的每一项活动,排放多少CO2,都要在我们的掌控之中。
达索系统3DEXPERINCE平台内嵌了ecoInvent公司的LCA(生命周期评估)数据库,能够评估能源产业链所有活动的碳排放。
最后一条线索是全绿色蝶变。对于能源行业的可持续发展,达索系统3DEXPERINCE平台提供的虚拟孪生体验技术,能够从减排、零排到负排,在各个层面降低能源行业的碳排放。
据埃森哲与达索系统联合进行的一项研究的结论,应用虚拟孪生技术,仅在建筑城市、电气与电子、生命科学、包装消费品和汽车与交通运输行业五个行业,到2030年即可减少碳排放7.52吉吨。
我们之所以减排CO2,是因为排放的太多了。净零排放并不是说要把排放降低为零,而是使排放和吸收的CO2相等。
如果地球上没有二氧化碳,人类将会面临许多挑战,首先,二氧化碳在地球上扮演着重要的角色,它是地球大气层中的一种温室气体,帮助保持地球温暖,从而使我们能够在地球表面生存。如果没有二氧化碳,地球的温度会下降到极低的水平,可能会导致极端的气候变化,可能会使地球的表面变得不适宜人类生存。
其次,二氧化碳也是植物生长和光合作用所必需的要素。没有二氧化碳,植物将无法进行光合作用,这会导致植物死亡,进而导致生态系统崩溃。这将对人类的食物供应和生态平衡产生极大的负面影响。
我们需要利用虚拟孪生技术,控制全球的CO2排放量,使其保持在一个合适的水平。
通过虚拟化,3DEXPERINCE应用整体循环方法改变了创造和生产过程,将节俭和生命终结融入设计。3DEXPERINCE使公司和整个社会能够衡量和平衡它所需要的和它回馈给地球的东西。
展望2040年,循环经济将与体验经济叠加。未来的材料将是全循环材料,我们设计产品,用循环材料制造,产品寿命结束,材料可再循环使用用于新的产品。
以人类探索火星和月球为例,在火星上只有火壤,在月球上只有月壤,我们要建设月球和火星基地,不可能从地球上运输太多的东西,只能循环利用月壤和火壤。
循环经济与体验经济叠加会带来什么?让我们推理一下。未来的社会可能就是一个按需分配的社会,因为你想要什么东西,人工智能帮我们自动设计,采用循环材料3D打印出来就;等你使用完毕后又重新作为原材料用于制造其他产品,无限循环。
最后总结一下,今天给大家分享了两个话题。第一个,新一代能源企业的数字化转型的关键词是什么?是蝶变,给大家分享了六条线索:全管理、全科学、全智能、全链条、全柔性和全绿色。
第二个,数字化蝶变要靠什么样的平台、什么样的技术才能实现?我想,基于模型的虚拟孪生体验将再造一个工业元宇宙;依托数据驱动的极致管理,将支撑我们新一代数字化能源企业的化茧成蝶。达索系统的3DEXPERINCE平台就是这样的,将给我们带来无限希望的数字化蝶变平台。
以下是此次论坛的一些现场实况的照片:
(本文在这里结束)