今年上半年我國新能源汽車銷量達到乘用車總銷量 25 %，同比增長 1.2 倍。用戶對新能源汽車的熱情，也給汽車制造工廠帶來壓力。提升新能源汽車產量成為每家汽車企業的頭號挑戰。對于極氪用戶體驗中心（ZED）來說，如何用體驗設計為汽車制造賦能是我們持續探索的命題。

新能源汽車制造也是我國向高端制造業轉型的關鍵，國務院頒布《中國制造 2025》，提出要從產業鏈末端的“世界工廠”，向自主創新的“中國智造”轉變。隨著人工智能、5G、工業互聯網、數字孿生等新興技術的飛速發展，智能制造已成為全球制造業重要發展趨勢。而數字孿生正是體驗設計為汽車制造賦能的切入點。

基礎知識：

一、什么是數字孿生

數字孿生，英文名叫 Digital Twin（數字雙胞胎）。簡單來說是在虛擬世界構建與現實世界中一致的 3D 模型，就像在電腦里創建一個數字版的“克隆體”，但這又和電腦里單純的設計圖紙，3D 模型不一樣。數字孿生不是簡單的外形一模一樣，而是對現實世界本體的動態仿真，它會像本體一樣運轉起來，本體能在現實世界中運動、生長，數字孿生體在虛擬世界中也能做到。

之所以數字孿生體能在虛擬世界中做到現實世界本體一樣的事情，這來自于我們對本體物理多維度精確測量，還有本體上面傳感器反饋的數據和運行的歷史數據。

二、數字孿生的功能

1. 追蹤生產

本體和數字孿生體之間，可以建立全面實時的聯系，這意味著遠程的本體發生變化，我們能通過數字孿生體實時看到變化。

工廠占地上萬平方米，要去各個車間查看生產情況或管理非常費時。而在極氪工廠的數字孿生大屏每 15 分鐘會更新工廠管理員與各個生產零部件位置和交貨時間。如果出現延遲，這種即時數據的透明度可使我們能夠立即做出反應，并盡早采取適當措施以避免額外成本的產生。

2. 虛擬裝配

構建汽車零件的數字孿生，在虛擬世界中進行裝配，可幫助檢查項目在每個階段的可裝配性，避免裝配缺陷在流水線上發生，確保產品的生產制造。

3. 模擬生產

本體和孿生體之間的數據流動是雙向的。我們可以用汽車制造工廠的數字孿生體在虛擬世界中測試幾種不同的生產線設計重組方案的可行性和實際性能，一旦測試結果能提升效率，再將設定同步回本體，現實世界的工廠也能提高制造效率。這大大節省在現實世界工廠中測試的時間和成本。

4. 用游戲引擎構建

要將數字孿生這個宏大的概念落地，設計師必須選擇趁手的工具開始構建。顯然 Sketch、Figma 等 2D 設計工具無法進行 3D 設計。而傳統的 3D 設計軟件雖然可以建模，也內置簡單的動畫功能，但要 3D 模型具備現實世界本體的動態仿真，則需要設計師和程序員配合耗費大量時間與精力。

正如組件化讓設計師和程序員從重復的 2D 界面構建工作中解放出來，游戲引擎具備復雜精細的 3D 模型渲染能力與物理引擎讓游戲設計極大提高效率。例如使用虛幻引擎的藍圖可視化腳本，在不用專職開發人員配合下，設計師能獨立完成從導入模型、用腳本驅動模型、UI 設計、連接數據整個過程。從某個角度來說一款讓我們沉浸其中的游戲，就是一個擬真度非常高的數字孿生虛擬世界。

各行各業都已將游戲引擎用于建筑設計、電影攝制、航空航天和汽車等領域的非游戲性應用，正在創造各種各樣的模擬、VR 體驗和實時可視化。使用游戲引擎來設置和維護數字孿生要比從零開始編程方便快捷得多。

三、設計數字孿生的流程

1. 確定需求

所有設計第一步都是確定需求，有了需求才能劃定項目范圍和目標。對于極氪而言，我們始終圍繞生產力和生產過程去拆解需求。因此我們決定從兩條動線打造數字孿生工廠。

一條是指首頁的信息流動線，從個性化配置為起始點，再去回溯整個生產過程。顯示在不同車間的透明化過程，監督車輛的制造過程。另一條是指車間信息動線，基于車間的特性，直觀展示車間核心的技術能力、先進設備以及能源消耗。

2. 搭建并導入 3D 模型

游戲引擎支持各種 3D 軟件，我們用 C4D 制作 3D 模型進行導入。對于模型精度構建標準上，達到 LOD4 精度等級。從工廠到車間-產線-設備能夠還原 1:1 建模精度。其次在 3D 數據特效上，我們引入天氣、晝夜系統，還原真實世界情況。

3. 設備數據采集

導入的 3D 模型無法運轉，要讓它向真實世界的設備一樣運轉，必須從真實設備采集數據，并將數據與 3D 模型綁定，用數據驅動模型運轉。為了保證孿生模型與場景的實時交互，穩定、快速、安全數據采集方法尤為重要。工廠車間有大量不同技術不同廠家的設備，目前一般通過統一架構，用 RESTful API 獲取設備數據。

4. 構建數字孿生

在獲得設備數據后，將數據與模型綁定，用數據驅動 3D 模型。看到腳本無需擔心，游戲引擎的藍圖可視化腳本能讓設計師通過簡單的拖拽獨自完成，無需程序員編程。

在游戲引擎中，也能方便的創作 UI 界面。在導入界面切圖后，同樣用藍圖可視化腳本把需要在界面顯示的數據、能進行的交互操作進行綁定。

四、未來

數字孿生可以貫穿產品的設計，開發，制造，服務，維護乃至報廢回收的整個周期，它不僅幫助我把汽車更好地造出來，還包括幫助用戶更好地使用汽車。之后我們計劃向車主用戶開放數字孿生工廠，用戶可以在線參觀極氪工廠辦公環境，了解一塊金屬鋼板是如何變成車身鈑金零件；可以根據自己的喜好選擇汽車顏色；也可以近距離觀察汽車零件的裝配，玩家可以在不同車間參與互動任務，充分了解汽車制造流程上的所有重要節點，看到自己訂購的汽車實時生產進度。

未來極氪將會緊跟新技術的發展，創造出更多可視化互動應用，探索企業效率和體驗的創新。