摘要：數(shù)字孿生 技術(shù)作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造領(lǐng)域的前沿技術(shù)，憑借在物理空間與虛擬空間之 間建立實時、精準(zhǔn)雙向映射的特性，重塑企業(yè)運營管理模式，并為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供新的路徑。本研 究選取長三角地區(qū)的中小企業(yè)作為研究對象，綜合運用理論分析與實證研究方法，深入探討數(shù)字孿生 技術(shù)在該地區(qū)中小企業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、所面臨的挑戰(zhàn)以及在賦能企業(yè)運營管理方面的內(nèi)在機制。研究 結(jié)果表明，數(shù)字孿生技術(shù)能夠顯著提升中小企業(yè)運營效率，改善管理水平，并對促進(jìn)其數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā) 揮著重要的支撐作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生技術(shù)；企業(yè)運營管理；長三角中小企業(yè)

一、數(shù)字孿生技術(shù)概述

數(shù)字孿生技術(shù)以數(shù)字模型為依托，通過動態(tài)映 射與仿真，實現(xiàn)對物理對象、過程及系統(tǒng)的實時映射 與分析。其技術(shù)體系涵蓋三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)采集、 建模與仿真、實時反饋與優(yōu)化。在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，借 助傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實時感知物理對象的全方 位狀態(tài)信息，為后續(xù)環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)支撐 [1]。建模與仿 真環(huán)節(jié)基于計算機技術(shù)，構(gòu)建與物理對象高度契合的 虛擬模型，并模擬其在不同工況下的運行狀態(tài)，以還 原物理世界的運行規(guī)律。實時反饋與優(yōu)化環(huán)節(jié)則通過 雙向交互機制，將虛擬模型經(jīng)仿真分析得出的優(yōu)化方 案反饋至物理對象，進(jìn)而實現(xiàn)對物理系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)整 與優(yōu)化。從理論層面看，數(shù)字孿生技術(shù)對企業(yè)運營管 理的賦能機制主要體現(xiàn)在三個方面：首先是數(shù)據(jù)驅(qū)動 的決策支持機制。數(shù)字孿生技術(shù)借助多源數(shù)據(jù)采集與 深度分析，將復(fù)雜的物理世界轉(zhuǎn)化為可量化的數(shù)據(jù)模 型，實現(xiàn)對企業(yè)運營過程的全方位、動態(tài)化監(jiān)控?；?于這些數(shù)據(jù)模型，企業(yè)能夠精準(zhǔn)把握運營狀態(tài)，識 別潛在風(fēng)險，為決策提供科學(xué)依據(jù)，推動決策精準(zhǔn) 化。其次是全生命周期管理機制。數(shù)字孿生模型覆蓋 物理對象從設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造到運維服務(wù)的全生命 周期，為企業(yè)提供貫穿各環(huán)節(jié)的管理工具。通過虛擬 空間與物理空間的實時交互，企業(yè)能夠?qū)Ω麟A段的資 源配置和運行狀態(tài)進(jìn)行實時優(yōu)化，有效提升資源利用 效率，降低運營成本。最后是智能化協(xié)同機制。數(shù)字 孿生技術(shù)通過虛擬模型的協(xié)同仿真，打破企業(yè)內(nèi)部各 部門及外部供應(yīng)鏈之間的信息壁壘，實現(xiàn)信息的實 時共享與業(yè)務(wù)的無縫協(xié)同。這種跨部門、跨系統(tǒng)的高 效協(xié)同為企業(yè)構(gòu)建智能化運營體系提供了堅實的技術(shù) 支撐。

二、長三角中小企業(yè)數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，長三角地區(qū)中小企業(yè)在數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng) 用方面，主要聚焦于智能制造、生物醫(yī)藥、新能源等 技術(shù)密集型行業(yè)。例如，泰興化工碼頭數(shù)字孿生項目 融合航拍傾斜攝影、GIS、BIM 及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建 了港口實景三維全域感知平臺，實現(xiàn)了船舶進(jìn)出港效 率提升 20%、泊位利用率提高 15%、作業(yè)吞吐量增 長 10% 等顯著成效。這些企業(yè)通過構(gòu)建數(shù)字孿生模 型，推動了生產(chǎn)流程的智能化與高效化，在一定程度 上增強了自身競爭力。然而，從整體應(yīng)用情況來看， 中小企業(yè)在推廣和應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)過程中面臨一系 列挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生技術(shù)的實施涉及多源數(shù)據(jù)的采集、 處理與建模，技術(shù)復(fù)雜度高，對企業(yè)的技術(shù)能力和資 金投入提出了較高要求。據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院報告 顯示，長三角地區(qū)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型率僅為 38%， 遠(yuǎn)低于大型企業(yè)的 72%。這表明多數(shù)中小企業(yè)數(shù)字化 轉(zhuǎn)型進(jìn)展緩慢，缺乏足夠的技術(shù)儲備和資金支持，難 以獨立開展數(shù)字孿生項目。同時，數(shù)字孿生技術(shù)的廣 泛應(yīng)用依賴大量數(shù)據(jù)的采集與傳輸，數(shù)據(jù)安全與隱私 保護(hù)問題日益突出。一旦數(shù)據(jù)泄露，不僅會給企業(yè)帶 來直接經(jīng)濟(jì)損失，還可能損害企業(yè)聲譽 [2]。此外，數(shù) 字孿生技術(shù)的落地實施需要既懂信息技術(shù)又懂業(yè)務(wù)管理的跨學(xué)科復(fù)合型人才，而中小企業(yè)在人才吸引和培 養(yǎng)方面相對滯后，人才短缺和技術(shù)壁壘成為制約其深 入應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)的重要因素。

三、數(shù)字孿生技術(shù)在長三角中小企業(yè)運營管理 中的創(chuàng)新路徑

（一）生產(chǎn)流程優(yōu)化

在生產(chǎn)流程優(yōu)化領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)以系統(tǒng)工 程與精益生產(chǎn)理論為理論支撐，搭建生產(chǎn)線虛擬模 型，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全面、動態(tài)管控。系統(tǒng)工程理 論從整體視角出發(fā)，在規(guī)劃設(shè)計、構(gòu)建及管理系統(tǒng) 時，綜合考慮系統(tǒng)內(nèi)各要素的相互關(guān)系與作用，追求 系統(tǒng)整體性能的最優(yōu)化。精益生產(chǎn)理論則以消除生產(chǎn) 過程中的各類浪費為核心目標(biāo)，通過持續(xù)改進(jìn)，實現(xiàn) 生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的雙重提升。

數(shù)字孿生技術(shù)對生產(chǎn)流程的優(yōu)化，可從實時監(jiān) 控與偏差修正、工藝流程優(yōu)化以及資源動態(tài)配置三個 維度展開分析。在實時監(jiān)控與偏差修正方面，數(shù)字孿 生模型借助傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建高頻率、全方 位的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時獲取生產(chǎn)線的設(shè)備運行參 數(shù)、物料輸送狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過與預(yù)設(shè)的理想生 產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)比對分析，一旦識別出運行偏 差，系統(tǒng)會基于自動化控制技術(shù)與反饋調(diào)節(jié)機制，自 動觸發(fā)相應(yīng)調(diào)整指令，確保生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)狀 態(tài)，有效降低生產(chǎn)過程波動，保障生產(chǎn)的穩(wěn)定性與連 續(xù)性。在工藝流程優(yōu)化方面，數(shù)字孿生模型整合生產(chǎn) 過程中的工藝知識與歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建多變量仿真 模型。在虛擬仿真環(huán)境中，對不同的工藝參數(shù)組合進(jìn) 行模擬測試，運用統(tǒng)計學(xué)與數(shù)據(jù)分析方法深入剖析模 擬結(jié)果，為企業(yè)提供基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的工藝流程優(yōu)化方 案。這種優(yōu)化不僅能提升生產(chǎn)效率、降低次品率、減 少能源消耗，契合綠色生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展要求，還能 在虛擬環(huán)境中提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，降低實際生產(chǎn)過程 中的風(fēng)險 [3]。

在資源動態(tài)配置方面，數(shù)字孿生模型憑借其強 大的實時分析能力，精準(zhǔn)洞察生產(chǎn)資源的利用狀況。 通過對設(shè)備利用率、物料庫存等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與分 析，模型能夠依據(jù)生產(chǎn)需求變化，動態(tài)調(diào)整資源分配 策略。當(dāng)某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備利用率過高時，系統(tǒng)會 自動調(diào)度其他閑置設(shè)備參與生產(chǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)資源的合 理流動與高效利用，推動生產(chǎn)過程向精細(xì)化管理方向 發(fā)展。例如，長三角地區(qū)某汽車零部件制造企業(yè)引入 數(shù)字孿生技術(shù)，通過實時監(jiān)控與偏差修正，動態(tài)調(diào)整 生產(chǎn)線的設(shè)備運行參數(shù)，設(shè)備故障率顯著降低。借助 工藝流程優(yōu)化，對沖壓、焊接等工藝參數(shù)進(jìn)行模擬優(yōu) 化，產(chǎn)品次品率大幅下降，生產(chǎn)效率顯著提升。利用 資源動態(tài)配置，合理調(diào)度設(shè)備與物料，降低庫存積 壓，提高資源利用效率，生產(chǎn)成本顯著降低。

（二）智能化決策支持

數(shù)字孿生技術(shù)為中小企業(yè)決策過程提供有力支 持，其理論基礎(chǔ)源于運籌學(xué)與管理科學(xué)。運籌學(xué)借助 數(shù)學(xué)模型與算法，優(yōu)化資源配置，解決復(fù)雜決策問 題，以實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的最優(yōu)化。管理科學(xué)則通過系統(tǒng) 方法，對企業(yè)運營各環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)與控 制，提升企業(yè)運營效率 [4]。

在智能化決策支持方面，數(shù)字孿生技術(shù)的賦能 機制主要體現(xiàn)在策略模擬與評估、預(yù)測性維護(hù)兩大關(guān) 鍵維度。在策略模擬與評估環(huán)節(jié)，一項針對多家制造 型中小企業(yè)的研究表明，借助數(shù)字孿生模型模擬不同 決策策略，企業(yè)對各策略經(jīng)濟(jì)效益的評估誤差可控制 在 5% 以內(nèi)，對潛在風(fēng)險的識別準(zhǔn)確率能提升至 85% 以上，為企業(yè)決策提供科學(xué)、客觀依據(jù)。以設(shè)備維護(hù) 策略為例，數(shù)字孿生模型基于設(shè)備全生命周期管理理 論，模擬不同維護(hù)方案對設(shè)備運行成本、停機時間以 及生產(chǎn)連續(xù)性的影響。某中型機械制造企業(yè)利用數(shù)字 孿生模型優(yōu)化設(shè)備維護(hù)計劃后，設(shè)備運行成本降低了 18%，停機時長縮短了 25%，成功實現(xiàn)維護(hù)成本與生 產(chǎn)效益的平衡。

預(yù)測性維護(hù)依托數(shù)字孿生技術(shù)強大的實時數(shù)據(jù) 采集與分析能力，運用機器學(xué)習(xí)算法與數(shù)據(jù)分析技 術(shù)，深度挖掘設(shè)備運行數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)識別設(shè)備運行中的 異常模式與潛在故障征兆。統(tǒng)計表明，采用數(shù)字孿生 技術(shù)進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)的企業(yè)，設(shè)備故障率平均降低 30%—40%。通過建立設(shè)備故障預(yù)測模型，對設(shè)備的 健康狀態(tài)進(jìn)行實時評估與預(yù)測，提前 制訂維護(hù)計劃， 有效降低設(shè)備故障率，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的停機時 間，降低維護(hù)成本，提升設(shè)備的整體運行效率。例 如，某電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)引入數(shù)字孿生技術(shù)的預(yù)測性 維護(hù)方案后，設(shè)備故障導(dǎo)致的停機時間減少了 45%， 維護(hù)成本降低了 22%，設(shè)備整體運行效能得到全面提 升。在長三角地區(qū)的化工行業(yè)，某企業(yè)在設(shè)備管理中 應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，通過策略模擬與評估，優(yōu)化設(shè)備 維護(hù)周期、維護(hù)方式等，降低維護(hù)成本。借助預(yù)測性 維護(hù)，提前發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備潛在故障，減少設(shè)備停機 時間，保障生產(chǎn)連續(xù)性，提升企業(yè)生產(chǎn)效益，市場競 爭力顯著增強。

（三）產(chǎn)品設(shè)計與迭代

數(shù)字孿生技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計與迭代過程中，以設(shè) 計工程與系統(tǒng)仿真理論為指導(dǎo)，通過創(chuàng)建產(chǎn)品虛擬原 型，推動產(chǎn)品設(shè)計與迭代向高效、智能方向發(fā)展。設(shè) 計工程涵蓋產(chǎn)品從需求分析、概念設(shè)計到詳細(xì)設(shè)計以 及設(shè)計驗證的全過程，其核心目標(biāo)在于精準(zhǔn)契合用戶 需求，提升產(chǎn)品市場競爭力。系統(tǒng)仿真理論則為產(chǎn)品性能的虛擬測試提供技術(shù)支撐，通過建立模型對產(chǎn)品 在不同工況下的性能進(jìn)行模擬分析。

數(shù)字孿生技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計與迭代方面的賦能機 制，主要體現(xiàn)在虛擬測試與驗證以及快速迭代設(shè)計兩 個方面。虛擬測試與驗證環(huán)節(jié)，數(shù)字孿生模型依據(jù)產(chǎn) 品設(shè)計參數(shù)與物理特性，構(gòu)建多物理場的仿真模型， 對產(chǎn)品在不同工況下的性能、可靠性與安全性進(jìn)行模 擬測試 [5]。通過虛擬測試替代部分物理測試，不僅能 顯著縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，還能在設(shè)計 階段提前發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提升產(chǎn)品質(zhì)量與可 靠性。

在快速迭代設(shè)計環(huán)節(jié)，數(shù)字孿生技術(shù)借助實時 反饋機制，將產(chǎn)品在測試與使用過程中的數(shù)據(jù)及時反 饋給設(shè)計師。設(shè)計師基于這些反饋數(shù)據(jù)，運用計算機 輔助設(shè)計技術(shù)，快速調(diào)整設(shè)計方案，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的 高效迭代。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的迭代設(shè)計模式，能讓產(chǎn)品 更精準(zhǔn)地貼合市場需求，極大提升產(chǎn)品市場競爭力。 以長三角地區(qū)一家電子產(chǎn)品制造企業(yè)為例，其在產(chǎn)品 設(shè)計與研發(fā)中引入數(shù)字孿生技術(shù)，通過虛擬測試與驗 證，減少物理測試次數(shù)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。借助快 速迭代設(shè)計，及時響應(yīng)市場需求，成功推出多款極具 競爭力的產(chǎn)品，市場份額穩(wěn)步提升。

（四）供應(yīng)鏈與物流優(yōu)化

在供應(yīng)鏈與物流優(yōu)化領(lǐng)域，數(shù)字孿生技術(shù)以供 應(yīng)鏈協(xié)同理論和物流管理理論為依托，搭建供應(yīng)鏈虛 擬模型，實現(xiàn)對供應(yīng)鏈全流程的動態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化。供 應(yīng)鏈協(xié)同理論強調(diào)供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)之間的信息共享 與協(xié)同合作，通過優(yōu)化供應(yīng)鏈流程，提升供應(yīng)鏈整體 競爭力。物流管理理論則聚焦物流活動的計劃、組 織、協(xié)調(diào)與控制，以期降低物流成本，提升物流服務(wù) 質(zhì)量。

數(shù)字孿生技術(shù)在供應(yīng)鏈與物流優(yōu)化方面的賦能 機制，主要涵蓋供應(yīng)鏈協(xié)同管理和物流動態(tài)調(diào)整兩個 方面。在供應(yīng)鏈協(xié)同管理環(huán)節(jié)，數(shù)字孿生模型整合供 應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)的數(shù)據(jù)，運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對庫 存水平、配送路徑等進(jìn)行優(yōu)化。通過信息共享與協(xié)同 決策，打破供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)之間的信息壁壘，實現(xiàn) 供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的高效協(xié)同，提高供應(yīng)鏈整體響應(yīng)速度 與運營效率 [6]。物流動態(tài)調(diào)整環(huán)節(jié)，數(shù)字孿生技術(shù)借 助全球定位系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對貨物的運輸狀態(tài)進(jìn) 行實時監(jiān)控。通過建立運輸時間與成本預(yù)測模型，對 運輸過程進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化。一旦運輸過程中出現(xiàn)突發(fā)狀 況，系統(tǒng)能夠基于實時數(shù)據(jù)與預(yù)測模型，自動調(diào)整運 輸路線與計劃，有效降低物流成本，提升物流服務(wù)質(zhì) 量，增強供應(yīng)鏈的抗風(fēng)險能力。例如，長三角地區(qū)一 家電商企業(yè)運用數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)化供應(yīng)鏈與物流管 理，通過供應(yīng)鏈協(xié)同管理，成功降低庫存水平，提高 庫存周轉(zhuǎn)率。借助物流動態(tài)調(diào)整功能，企業(yè)能夠及時 應(yīng)對運輸中的突發(fā)情況，提升客戶滿意度，進(jìn)一步增 強自身市場競爭力。

四、結(jié)論

數(shù)字孿生技術(shù)為長三角中小企業(yè)運營管理創(chuàng)新 開辟了新路徑，構(gòu)建了全新實踐模式。在生產(chǎn)流程、 智能化決策、產(chǎn)品設(shè)計以及供應(yīng)鏈與物流等多個運營 管理環(huán)節(jié)，數(shù)字孿生技術(shù)依托數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化機制， 顯著提升了企業(yè)的運營效率與管理水平，成為中小企 業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中的關(guān)鍵支撐要素。然而，不可忽 視的是，數(shù)字孿生技術(shù)在中小企業(yè)中的廣泛普及仍面 臨技術(shù)復(fù)雜性、成本投入以及數(shù)據(jù)安全等多方面挑 戰(zhàn)。展望未來，隨著技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新突破、成本逐步 降低以及政策層面的大力支持，數(shù)字孿生技術(shù)有望在 更多中小企業(yè)中得到廣泛推廣與應(yīng)用，成為驅(qū)動區(qū)域 經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。在此背景下，中小企業(yè) 應(yīng)積極主動探索數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用場景，加大技術(shù) 創(chuàng)新投入，培育與引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才，同時建立健全 數(shù)據(jù)安全管理體系，全方位保障數(shù)字孿生技術(shù)的有效 應(yīng)用，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)、高質(zhì)量 發(fā)展。

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（作者簡介：鄭曉琳，漳州城市職業(yè)學(xué)院講師）