從汽車零件到大腦，一切皆可數(shù)字孿生嗎

前幾天我與一個(gè)高科技制造企業(yè)的朋友吃飯，聊起他們一個(gè)高難度的復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)展，問他們遇到的難題是什么？

出乎意料的，我得到的答案不是任何技術(shù)難題，而是設(shè)計(jì)與制造之間的鴻溝。設(shè)計(jì)出來的東西，大規(guī)模制造就遇到了從良品率到組裝效率的各種問題。這個(gè)難題，可能是大部分不在制造業(yè)中浸淫過的朋友不曾想到的。

正好，我前陣子參加了一個(gè)會(huì)，一個(gè)乍一聽大名鼎鼎，仔細(xì)看又很陌生的企業(yè)，致力于解決的正是這個(gè)問題。這個(gè)企業(yè)，就是二十年前進(jìn)入中國市場(chǎng)的達(dá)索系統(tǒng)公司。

起點(diǎn)：從航空到軟件

達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systèmes）的名字，來自法國的達(dá)索航空。

上世紀(jì)70年代，達(dá)索航空為了提升飛機(jī)設(shè)計(jì)效率，開發(fā)了最早的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。1977年，這個(gè)軟件部門被獨(dú)立出來，逐漸演變?yōu)榻裉斓倪_(dá)索系統(tǒng)。

1977年誕生的CATIA，是世界上最早的CAD軟件之一

它從航空業(yè)出身，自然帶著對(duì)精密和安全的苛求。后來，這套軟件方法被推廣到汽車、船舶、建筑、生命科學(xué)等領(lǐng)域。如今，幾乎世界上每一架在天上飛的飛機(jī)，都在研發(fā)階段用過達(dá)索系統(tǒng)的軟件；而在大街上行駛的十輛汽車中，有七輛的研發(fā)環(huán)節(jié)與它有關(guān)。

數(shù)字孿生：用數(shù)學(xué)描繪世界

達(dá)索系統(tǒng)的核心理念，是數(shù)字孿生（Digital Twin）。它通過建模、仿真、驗(yàn)證，把產(chǎn)品在物理世界的運(yùn)行過程，在虛擬世界中完整再現(xiàn)。

一個(gè)設(shè)計(jì)從構(gòu)思開始，就能在虛擬環(huán)境中經(jīng)歷完整的生命周期：

建模：三維設(shè)計(jì)建立數(shù)字形態(tài)；

仿真：多物理場(chǎng)分析驗(yàn)證性能；

制造：工藝與供應(yīng)鏈被數(shù)字化管理；

運(yùn)營：虛擬孿生與實(shí)物實(shí)時(shí)對(duì)照，預(yù)測(cè)維護(hù)。

達(dá)索系統(tǒng)最新的 GEN 7 戰(zhàn)略，更是把人工智能嵌入這一鏈條的每個(gè)環(huán)節(jié)，形成“工業(yè)AI”。這讓幾十年積累的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)得以被提煉為算法，讓迭代從依賴經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向依賴數(shù)據(jù)和模型。

軟件矩陣：從CATIA到BIOVIA

支撐這一理念的，是達(dá)索系統(tǒng)龐大的軟件矩陣：

CATIA：源自航空的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，擅長復(fù)雜曲面和結(jié)構(gòu)。

CATIA的應(yīng)用界面

SIMULIA：多物理場(chǎng)仿真工具，涵蓋力學(xué)、熱學(xué)、電磁等。

SIMULA對(duì)飛機(jī)流場(chǎng)的模擬

ENOVIA：產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)，保障可追溯與合規(guī)。

DELMIA：制造與工廠仿真，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)。

DELMIA可以創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字化虛擬工廠，避免真實(shí)工廠里各種位置和流程的沖突

BIOVIA：生命科學(xué)與材料科學(xué)的分子建模和實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)。

生物也是一個(gè)與位置有關(guān)的復(fù)雜系統(tǒng)，特別是像蛋白質(zhì)折疊這種問題

它們的共同點(diǎn)是：一切都圍繞統(tǒng)一的數(shù)字模型展開。設(shè)計(jì)、仿真、制造、運(yùn)營不再是割裂的環(huán)節(jié)，而是連續(xù)的流。

醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)：從心臟到大腦

數(shù)字孿生不僅應(yīng)用在飛機(jī)和汽車上，也被延伸到最復(fù)雜的系統(tǒng)——人體。

達(dá)索系統(tǒng)在生命科學(xué)領(lǐng)域推出了 “Living Heart（數(shù)字心臟）” 項(xiàng)目，構(gòu)建出高度精細(xì)的虛擬心臟。醫(yī)生可以在其中模擬心律失常、瓣膜缺陷，嘗試不同手術(shù)方案或植入器械的效果，而不必冒著病人風(fēng)險(xiǎn)反復(fù)試錯(cuò)。

隨著技術(shù)進(jìn)展，它的腳步延伸到數(shù)字骨骼、呼吸系統(tǒng)乃至完整的虛擬人體。醫(yī)療器械廠商可以用仿真來驗(yàn)證關(guān)節(jié)假體或支架的長期表現(xiàn)；藥企則能在虛擬器官上測(cè)試藥物分子的作用機(jī)理，從而縮短研發(fā)周期。

更前沿的探索，是腦科學(xué)項(xiàng)目。達(dá)索系統(tǒng)與科學(xué)界合作，試圖建立虛擬大腦的仿真模型：

在腦血流層面，利用流體力學(xué)方程模擬血液循環(huán)；

在神經(jīng)元層面，則用電化學(xué)方程描述信號(hào)傳導(dǎo)。

通過這種方式，科學(xué)家能夠在虛擬空間里研究癲癇、帕金森病等復(fù)雜疾病的機(jī)理，嘗試不同干預(yù)措施的效果。

在這種視角下，生命的復(fù)雜性最終被還原為數(shù)學(xué)方程。血液是流體，神經(jīng)是電化學(xué)，肌肉與骨骼是力學(xué)系統(tǒng)。在達(dá)索系統(tǒng)的眼中，生命可以被建模、被仿真、被驗(yàn)證。

與高域的合作：飛行汽車的數(shù)字化孿生

在今年的制造業(yè)高峰論壇上，一個(gè)典型案例引人注目：達(dá)索系統(tǒng)與廣汽高域科技的合作。

高域是廣汽集團(tuán)孵化的低空出行品牌，成立于2024年，專注于電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）。它的兩款產(chǎn)品——多旋翼的GOVY AirCab（城市短途）和復(fù)合翼的 GOVY AirJet（城際擺渡），70%的零部件來自汽車供應(yīng)鏈，國產(chǎn)化率達(dá)90%。

高域AirCab

飛行汽車既要滿足航空的高安全性，又要像汽車一樣實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)和成本控制。為此，高域引入了達(dá)索系統(tǒng)的數(shù)字化工具鏈：

PLM系統(tǒng)拉通設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)，確保適航認(rèn)證要求下的可追溯性；

虛擬孿生幫助完成百萬小時(shí)級(jí)別的飛行仿真，節(jié)省了巨額的實(shí)物驗(yàn)證成本；

系統(tǒng)工程方法打通跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，從電動(dòng)系統(tǒng)到智能座艙，實(shí)現(xiàn)全流程協(xié)同。

高域AirJet

高域CEO蘇慶鵬形象地說，“設(shè)計(jì)是為運(yùn)營服務(wù)的”。這種從一開始就考慮運(yùn)營安全的思路，正是工業(yè)軟件與低空經(jīng)濟(jì)結(jié)合的核心。

融合與未來

從航空到汽車，從心臟到大腦，達(dá)索系統(tǒng)始終在重復(fù)同一個(gè)邏輯：把復(fù)雜世界轉(zhuǎn)化為模型，再用算力去驗(yàn)證和優(yōu)化。

這種方法正在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的邊界消融。汽車廠可以造飛機(jī)，ICT企業(yè)能和工業(yè)軟件公司攜手，家電廠甚至也能跨界做機(jī)器人。因?yàn)楫?dāng)一切都被抽象成方程和模型，行業(yè)之間的壁壘就逐漸變得模糊。

所以，當(dāng)未來的某一天，我們抬頭望見城市上空的飛行汽車，或者看到醫(yī)生在虛擬大腦中測(cè)試新的治療方案時(shí)，也許會(huì)意識(shí)到：達(dá)索系統(tǒng)所堅(jiān)持的數(shù)字孿生哲學(xué)，正把看似混沌的現(xiàn)實(shí)，逐步還原為可計(jì)算、可預(yù)測(cè)的秩序。

在它的眼中，飛機(jī)的氣動(dòng)流場(chǎng)與心臟的血流并無本質(zhì)差別，神經(jīng)元的電信號(hào)與電路的通斷同樣可以被寫進(jìn)方程。萬物皆可建模，生命亦不例外。