在一家特别的印染工厂里，工人不在生产线前，而是坐在办公室里，动动手指就可以实时掌握整个车间的生产。

在工人面前的屏幕上展现的是一幅“云图”，图上每个数据都代表生产线上的一个点位，生产流程正不正常、有何风险、如何最优，一切都通过数据来优化。

工人少跑腿，数据多跑路。更重要的是，实时反馈的全真数据、反复测试优化的数据模型和算法可以为工厂带来更优的生产方案、更低的风险概率以及更高的产品质量。

这是印染业龙头亚东集团的生产线上发生的最直观变化。在这座由海尔卡奥斯打造的全国首家1：1虚拟还原的数字孪生印染工厂，通过模拟运行调试，企业设备综合利用率提升9%，产品一次性合格率提升20%。

1、新智造需要“数字底座”

作为数字世界与物理世界的交互，数字孪生已然成为“中国智造”的动力源之一，成为中国经济的“数字底座”之一。5月13日，卡奥斯D³OS数字孪生产品发布，首次对外解读这一数字孪生解决方案。

卡奥斯D³OS包含物联网平台（IoT Plat）、数据主线（Data Thread）、数字孪生场景编辑器（DT Studio）以及工业智能决策引擎（DI engine）四大模块，由一个“I”和三个“D”形成由数据驱动、端到端的数字孪生解决方案。

从虚拟工厂策略应用到实际生产，卡奥斯D³OS可以快速构建一个最合理、可视、可管、可预测的虚拟工厂，并以统一的操作和直观的三维可视化界面与真实工业环境建立交互，做到虚拟指导现实，“对症下药”提供精细化生产、管理策略，助力企业降本增效，提升数字化水平。

长期以来，装备智能化水平低、数据孤岛化严重、维修成本高等问题，不光困扰着印染工厂，也是所有制造企业普遍的痛点。

在数字经济浪潮下，数字化转型是企业提升竞争力、实现可持续发展的重要手段。但数字化进程中，如何依靠数据模拟设备运转和参数变化，提升产品的可靠性和可用性，降低风险？

这就是数字孪生大显身手的舞台，卡奥斯打造了基于物联大数据和仿真优化的工业数字孪生，改变了企业传统的试验、生产再验证的流程和传统的管理模式，为企业大幅度降本增效提供了路径。

以一座新的工厂建设为例。

工厂选址、全厂及配套设计、再到最后的工厂建设，至少需要12～15个月的时间，且需要全链条无缝衔接。

通过卡奥斯数字孪生技术，传统的线下规划设计、验证等环节，可以全部高保真的复现到线上，配合决策引擎实现虚拟生产，提供顺畅的生产运营方案。更为重要的是，全流程通过线上精准计算、模拟测试完成，可视、可管、可预测。

而待工厂投产之后，一个小小的手机、屏幕，就能随时随地查看车间生产、设备运转、人员流动等情况，甚至可以预测未来哪个时段，哪台机器可能会出现故障，提前安排人员前往解决。

将一个数字化工厂“装进”口袋，这是卡奥斯数字孪生带来的全新体验。

海尔卡奥斯物联生态科技有限公司副总经理谢海琴表示，“本质上，卡奥斯是为了帮助企业解决看得见、看得清、看得透、看得远的问题，从看得远的角度出发，以数字孪生为切口赋能企业，一方面可以高保真模拟产业线近故障或者质量问题的检测；另一方面可以立足高仿真虚拟试制新产品，极大地降低新产品的研发投放的时间和成本。”

郑州的一座热水器工厂中，卡奥斯数字孪生的“速度与激情”正在上演。工厂内，适配热水器的解决方案记录着每个零部件的数据，基于此形成的数字化模块库和标准化模块，让产品设计像拼积木一样灵活、简便，新品测试验证周期缩短60%，产品研发周期缩短50%。

数字孪生实验室、工厂、机场、仓储……卡奥斯数字孪生除覆盖制造业场景外，还可广泛应用于智慧考古、智慧园区、智慧展馆等场景。它不仅激活了企业的创新活力、降本增效，也为企业数字化转型提供了新思路。

2、数字孪生迅猛发展背后原因几何

近年来，数字孪生技术已被业界公认为未来战略性颠覆性先导性技术，其应用场景广泛，正不断引发管理方式、发展模式的持续创新。尤其是，“探索建设数字孪生城市”已写入国家《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，为数字孪生技术应用指明方向。政府和产业界对于数字孪生技术和应用高度重视，创新发展势头迅猛，数字孪生城市目前已步入落地实施阶段。

与此同时，数字孪生技术已成为研究和标准化工作的重点，包括阿里云、华为、AWS、微软等各头部企业也纷纷布局，发布数字孪生行业解决方案。

在应用需求方面，以物联网、大数据、人工智能等新技术为代表的数字化浪潮席卷全球，物理世界和与之对应的数字世界正形成两大体系平行发展、相互作用。城市治理、工业管理等复杂场景需要引入数字孪生技术来实现高效管理、精准预测。在政策推动方面，英国、美国等国家将数字孪生上升为国家战略，我国多部委在一年内密集出台政策文件，将数字孪生技术提到了与大数据、人工智能、5G等新技术并列高度。国内外一系列政策的发布，助推数字孪生产业快速发展。

数字孪生技术快速发展是因为其本身具有很强的工程化应用价值和潜力。学术界(高校)、企业加快相关技术研究，也将带动数字孪生技术加速发展。

3、赋能千行百业 助力数字化转型

数字孪生技术的突破，只是海尔抓数字经济发展机遇的一个方面。

要抓住数字经济的新机遇，在融入新发展格局中发挥表率作用，促进数字经济的发展，为城市治理和用户生活数字化提供经济基础。

工业互联网平台作为数字经济时代的工业“新底座”，在推动数字经济“换道超车”方面，关键性作用不可替代。基于海尔30余年的制造经验和数字化转型实践沉淀，卡奥斯工业互联网平台通过持续的自主创新，平台能力实现了跨行业跨领域的落地验证，并在助力城市数字经济化转型探索上实现创新引领。

在跨行业方面，卡奥斯已赋能化工、模具等15个行业生态，覆盖29个行业大类(国民经济行业分类)。山东淄博企业鲁中耐材，核心痛点是能源成本，在卡奥斯帮助下，传统的窑炉变成智慧窑炉，能耗成本降低15%，人工成本下降25%。同位于淄博的德佑电器，搭上工业互联网后，2021年智能配电设备销售额同比增长3倍，溢价率平均提升5%～7%。

这是卡奥斯的优势，它能让核心业务流程（研、产、供、销）物联网化，通过数据开发定制工业应用，带动区域经济的数字化转型。

在跨领域方面，卡奥斯与国际头部合作伙伴共建平台能力，搭建重点领域应用场景。目前，卡奥斯基于开放的平台对开发者的吸引与平台生态合作，已经沉淀出涵盖安全生产、节能减排、生产制造等领域的服务能力，并与青岛啤酒、奇瑞汽车、天原化工等行业头部企业共建垂直领域的工业互联网平台，推动企业数字化转型。

在助力数字城市发展层面，卡奥斯工业互联网平台在与政府携手服务企业的实践探索中，打造了全国首创的“工赋强国”1+N+X模式，以数据的高价值应用，助力城市数字化转型，与城市同生共长。

在青岛，全国首个政企合作、市场化运作的“工业互联网企业综合服务平台”于2021年7月正式上线，为打通政府与企业资源创造出一站式平台。2021年，平台赋能青岛企业达3561家，为青岛新增工业产值预计超过210亿元，并实现了在安徽芜湖、四川德阳等地的复制。

如今，全球互联网平台市场持续活跃创新，包括德美日法等在内的制造强国都在基于自身优势，加快推进工业互联网体系建设。

而卡奥斯则是凭借以用户需求为中心、大规模定制模式在全球中角逐中彰显实力， “与大企业共建，与小企业共享”，赋能千行百业实现高质量发展的路上，卡奥斯COSMOPlat在数字经济领域尤其是“定标准”层面，身位已经领先。

据了解，卡奥斯主导参与制定7项国际标准、57项国家标准，是唯一一个被IEEE、ISO、IEC三大国际标准组织授权主导制定大规模定制标准的工业互联网平台，且连续三年位居工信部双跨平台榜首。

标准和体系的建设，也为行业、为生态企业创造了更大的发展空间。

4、面临的挑战

尽管应用前景广阔且已经开始大尺度、跨领域融合发展，但当下我国数字孪生技术的发展也存在诸多的现实隐忧。应用深度不足、技术底座不牢、系统融合不畅是目前数字孪生技术在落地过程中面临的三大挑战。

具体来看，在应用深度方面，由于各行业、各机构、各行政主体的异构大数据汇集和跨行业领域应用还处在初始阶段，算法模型成熟度不高、尚待沉淀，应用主要体现为静态可视化与模拟仿真等，应用价值还未充分释放。

在技术底座方面，由于当前数字孪生技术涉及的新型测绘、标识感知、协同计算、全要素表达、模拟仿真等多项关键技术，这些技术自身发展尚未完全成熟;海量数据加载技术、云边计算协同技术、模拟仿真技术等成熟度不高;人工智能、边缘计算对动态数据快速分析处理能力仍不足，这些都亟需进一步提升。

在系统融合方面，由于物理世界的复杂性，各类实体和数据的整合、标准化仍处于探索阶段。在数据采集环节，各类存量信息系统的数据类型、规模、结构等各不相同，传输协议类型差异较大，导致数据的采集存在很大挑战。而在数据融合环节，各类数据的格式不同、标准不统一，导致数据融合的效率低下。在模型构建环节，领域知识的缺失，导致建模难、应用深度不够都是存在的问题。

当前的孪生技术并不成熟，也没有统一标准，更无法复制、模仿别人技术，这就需要企业不断投入大量资金、人力等成本，才有可能研究透彻，实现商业化。尤其是当前市场上有经验的孪生技术人才不可多得，因此这对企业来说，一方面是专业人才的培养，另一方面是持续的资金投入，因此挑战较大。

孪生技术商业化需要其他技术支持。以高速运行中的汽车为例，要实现数字孪生，不仅要获得汽车的历史数据，也需要通过大量传感器获得实时数据。这对于数据的收集、整合，以及网络传输等都提出了挑战，也是一项庞大且成本高昂的系统工程。

整体来看，数字孪生作为一种无缝连接信息物理并使之融合的实用技术出现，已经在越来越多的领域发挥着重要的价值。但要想释放数字孪生的价值，也需要亟待解决面临的现实问题，积极构建数字孪生的生态系统，协同产业链上下游的合作，达到数字孪生体与物理实体的“共生”，进一步有效推动数字孪生技术的成功落地应用。

文章来源： 虎嗅，中国软件网