导读:工业4.0研究院2020年度主题是“数字孪生体”。除了航天军工,汽车是应用数字孪生体最为深入的场景,特斯拉作为典型案例,值得行业人士学习借鉴。

2020年2月3日,特斯拉股价上涨了近20%,达到了780美元/股,市值超过了1400亿美元。在过去的六个月中,特斯拉的股价上涨了近220%。这使得它成为世界上第二大市值的汽车企业,仅低于日本丰田公司1990亿美元。

以工业4.0研究院数字孪生体研究中心的视角来看,特斯拉在2011年开始推进“设计工作室”(Design Studio),利用Gigafactory的数字孪生制造(Digital Twin Manufacturing)能力,确定了自己的江湖地位。

特斯拉Gigafactoy数字化车间场景

埃隆·马斯克(Elon Musk)十多年前展示电动汽车前景的时候,几乎没有人相信它会是一个颠覆性力量。按照美国常说一个词:新领地(New Territory),马斯克希望把特斯拉打造成汽车领域新领地的领主。

一、利用资本力量推进颠覆性创新

大家都清楚,任何创新都需要投资,特别是颠覆性创新,这意味着短期内难以获得回报,需要资本性投入持续很多年,甚至于10年时间,这不是传统资本逻辑容易实现的。

美国拥有大量“疯狂”的人们,包括投资基金。

对于挑战传统的企业巨头,这是所有创业者和投资基金希望干的事情。马斯克当然不能只靠一个理想就可以获得各方资金支持,他相信“工程科学”(Engineering Science)的力量,把NASA那么高级的数字孪生体应用到民用汽车领域,成功概率当然高了。

一样疯狂的投资基金相信这个逻辑,颠覆性创新讲的就是“降级”(或降维),把在航天军工高高在上的技术用到相对要求不高的领域,岂不是正合适。

特斯拉市值迅速超越传统企业巨头

不过,传统汽车巨头行业人士当然对此嗤之以鼻,他们坚信汽车比航天飞机还代表先进技术,什么NASA搞的数字孪生体,当然不在他们的眼中。

理所当然,老牌汽车企业领域的人都嘲笑马斯克的愿景。美国汽车巨头福特和通用汽车不相信加州一家技术公司真的可以改变什么,德国三大汽车公司都认为马斯克太不懂行……日本经产省在2016年的汽车规划报告中,还认为2030年才值得考虑电动汽车。

马斯克把这个故事讲了16年,随着全球全面转向电动汽车,特斯拉股价开始蹭蹭上涨。

在2019年12月27日,工业4.0研究院发布《全球工业4.0研究报告(2020)》(链接:https://www.innovation4.cn/library/r43410)的时候,它的市值不到731亿美元,但2020年2月3日,它的股价已经是1406亿美元了,差不多翻了番。

二、简化航空级数字孪生体打造新体验

工业4.0研究院提出了数字孪生体参考架构(DTRA,Digital Twin Reference Architecture)的四化,分别为数字孪生化、资产化、平台化和服务化。如果把航天军工的数字孪生化降级,那就是特斯拉在2011年提出的“设计工作室”。

坦率讲,即便已经过了近10年时间,特斯拉的“设计工作室”提供的功能还是很简单。

特斯拉推出了“设计工作室”(Design Studio,2011)

据笔者观察,国内不少模仿特斯拉“设计工作室”的汽车企业,大都没有获得成功,究其原因,那就是它们把数字孪生化的工作过于复杂化了,而不是尽量“降级”使用。

瑞士圣加仑大学Erwin Hettich等人撰写了《特斯拉商业模式配置案例分析》(TESLA MOTORS BUSINESS MODEL CONFIGURATION,报告链接:https://www.innovation4.cn/library/r46944),揭示了特斯拉采用数字孪生体带来的最大价值——商业模式变革。

在传统巨头林立的汽车市场,特斯拉想脱颖而出,如果缺乏“秘密武器”,毫无疑问会被吊打。马斯克利用从NASA偷师学艺得到的数字孪生体,推出了“设计工作室”功能,全面重构了汽车概念、设计、生产和使用全面体验,

三、数字孪生制造才是立身之本

作为爱好科学的马斯克,他一直跟NASA交流数字孪生体应用场景。

对于2010年NASA明确提出2027的战略目标,他认为在汽车行业不要达到NASA的制造标准,因为仿真精度要求太高了,而且汽车毕竟在地面上,有问题可以先停下来。

各位数字孪生体研究中心公众号读者,应该不陌生“数字原型”(DMU,Digital Mock-Up)这个概念,在10年前,特斯拉就开始招聘“深入理解DMU相关规范的专家”,可见其其产品数字化程度比较高。

工业4.0研究院设计的开源数字孪生化

跟业内一些号称做数字孪生体的企业认识不一样,马斯克对产品生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management)并不感冒,他认为不应该线性的考虑数字孪生制造,而应该改变其制造模式,也就是把数字孪生体模型(Digital Twin Model)作为所有数据的起点,然后是分析和制造。

以PLM来认识数字孪生体,它采用的是“设计、制造和测试”这样的流程,但对于真正意义上的数字孪生体,它的流程是“模型、分析和制造”,而且这个流程会不断循环改进,这才是数字孪生体的魅力。

这样的数字孪生制造过程,构成了特斯拉Gigafactory的基本要素,它为特斯拉进一步扩大生产规模,占领电动汽车市场提供了可能。

据工业4.0研究院前特斯拉供应链专家透露,正是通过这样特别设计的数字孪生体系,在过去几年时间里,打造了一个全新的电动汽车供应商生态,这些供应商深入嵌入到特斯拉数字孪生平台中,能够让特斯拉及时掌控各种信息。

 

作者:胡权  工业4.0研究院院长兼首席经济学家