根據國家能源局數據，截至2021年底中國風電并網裝機容量突破3億千瓦大關，較2016年底實現翻番，是2020年底歐盟風電總裝機的1.4倍、美國的2.6倍，已連續12年穩居全球第一。中國風電整機裝備產量占全球一半以上，穩居全球風機制造第一大國。而隨著2021年國家不再給予風電項目補貼、實行平價上網，中國風電設備制造企業面臨著新一輪競爭力升級的挑戰。

在另一方面，2020年中國政府正式對世界承諾“雙碳目標”引發了能源互聯網的爆發。通過互聯網直接接通需求端，能源互聯網正在為能源產業建立新商業模式，從而在平價市場中建立新的競爭優勢。當能源互聯網爆發與風電設備制造產業升級相“碰撞”，一個由用戶端需求倒推設備端研發升級變革的產業升級大幕將拉開。

致力于數物融合的PTC公司資深技術專家呂振遠表示，在能源互聯網領域有一對風電“雙子星”——同為風電行業龍頭企業的GE與VESTAS，一個走在探索能源互聯網商業模式的前沿，一個不斷深入風電設備數字化研發與生產制造，二者結合為中國風電設備制造企業研發數字化轉型樹立了標桿。

風電能源互聯網”雙子星”

智能電網與能源互聯網對于能源產業的意義，相當于智能制造與工業互聯網對于工業的意義。能源互聯網以互聯網為平臺將能源產業的參與者與用戶聚合在一起，形成了從用戶端需求反向倒推能源供給端變革的商業模式，特別在電力平價上網的“催化”下，加快了“以用戶為中心”新能源商業模式的建立。PTC公司資深技術專家呂振遠認為：GE與VESTAS作為風電能源互聯網“雙子星”，為“以用戶為中心”的風電能源商業模式建立了一個范式。

先來看GE。眾所周知，GE是工業互聯網的先驅。早在2012年11月，當時GE董事長杰夫·伊梅爾特發表的一篇文章，稱工業互聯網革命即將到來，由此開啟了全球工業互聯網時代，GE也率先推出了Predix Cloud工業互聯網平臺。作為全球可再生能源巨頭，GE在風電行業一直處于龍頭企業地位，多次蟬聯美國市場第一以及全球市場前三的市場地位。GE也一直追求通過工業互聯網和數字孿生技術等推動風電行業的前沿進展。

早在2015年，GE就推出了風電產業的下一波變革：數字化風場。GE認為，每一個風場都是獨特的，就像DNA或指紋一樣，因此利用物聯網機器捕獲風場與地形地貌以及風況互動的數據，能夠為每一個風場建立數字孿生，再利用風場的數字孿生反向設計風機的每一片風葉，從而可以最大化整個風場的效益。當時，GE預計數字化風場解決方案將為風場帶來20%的電力產能增量，為風機的生命周期額外創造1億美元收入。

GE數字化風場解決方案基于Predix平臺，其核心為數字孿生技術，通過為風場的資產、風機甚至整個風場構建數字孿生模型，以優化風場運營、提高風電產能以及降低風機維修成本。自2015年發展到今天，GE從已經建成和運營的數字化風場項目中持續獲得天氣、風機零部件、運維服務報告及風場性能表現等數據，由此建立了風場最佳實踐和風況預測模型等，將這些模型和數據與GE新一代數字化風電應用軟件相結合，幫助風場運營人員優化預測運維服務策略、提高風機可靠性與可用性、提升年度風電產能，幫助風電企業更好的創收。

而丹麥風力發電機制造商VESTAS是全球排名第一的風電設備制造商。自1945年成立以來，VESTAS一直致力于通過技術創新，不斷降低能源成本。數字化風機研發與生產制造一直是VESTAS關注的焦點，也是VESTAS不斷降低能源成本的重要路徑。與GE從數字化風場反向設計風機及生產制造不同，VESTAS作為專門從事風機生產制造的企業，圍繞“以用戶為中心”理念不斷調整其產品研發和生產制造的流程。2019年，VESTAS推出了EnVentus平臺作為風機模塊化設計和生產制造的平臺，率先在風機行業領域推進了平臺化模塊化的實踐，為下一輪“以用戶為中心”創新打下了堅實的基礎。

呂振遠強調，GE和VESTAS從能源互聯網的“兩端”推進了“以用戶為中心”的風電能源商業模式——數字化風場和數字化風機研發與生產制造，而且這兩家企業在這兩個領域各自進行了深入的研究和實踐，為中國風電設備制造商提供了很好的參考。

與“雙子星”一起數字化創新

未來五年，中國風電行業整體市場空間巨大，隨著碳達峰目標的實施進入關鍵窗口期，風電年均新增裝機容量將持續上升。而隨著中國電力市場化交易日趨成熟，市場呈現多樣化交易模式，雖然電力市場的發展空間更為廣闊，但市場競爭也進一步加劇。同時，風機大型化趨勢對于提升風機企業整體運營效率、降低成本、優化運維服務，有著重要的意義。幾大趨勢相互影響，中國風電行業將迎來數字化創新的新時期。

作為GE與VESTAS數字化轉型的戰略合作伙伴，PTC深入參與了GE數字化風場以及VESTAS研發與生產制造數字化。PTC與GE Digital作為工業軟件的龍頭企業，雙方一直保持的緊密而深入的合作關系。2016年，雙方就宣布將各自的旗艦型軟件產品——ThingWorx與Predix相結合，為雙方共同的客戶提供使用ThingWorx開發且可以運行在Predix平臺上的應用軟件，即“ThingWorx for Predix”技術產品組合。

ThingWorx是全球領先的物聯網、數字孿生和數字主線平臺，Predix是全球領先的工業互聯網平臺，ThingWorx與Predix的結合為工業互聯網的廣泛應用打開了新的空間。通過與GE的聯合研發，PTC對ThingWorx技術平臺組件進行了優化并與Predix緊密集成，包括PTC ThingWorx、工業自動化通信軟件PTC Kepware和增強現實軟件PTC Vuforia等。而GE則將自己的Brilliant Manufacturing Suite與PTC物聯網制造解決方案相結合，為客戶提供智慧工廠和智能制造解決方案。

GE數字化風場就是基于ThingWorx和Predix聯合技術平臺而開發的解決方案，實現了為風機等構建數字孿生模型、對風場資產建立關聯知識圖譜，以及輕松構建風機設備可視化、風機遠程實時監控、風機健康診斷、風機運營管理、風機維修管理等APP。在GE與PTC兩大工業軟件技術平臺之上，風電行業開啟了數字化風場的數字化創新之旅。GE數字化風場解決方案可適用于十余種風機廠商的產品，可為客戶自有風機場實現數字化，例如為歐洲一家大型能源公司部署了GE資產性能管理軟件及其自有27個風電場的預測性維護，實現了每MW每年2000美元的價值。

而PTC與VESTAS的合作則更為悠久。VESTAS在建設其下一代數字化制造工廠的時候就選擇了PTC ThingWorx Operator Advisor實現生產制造過程的數字化，將為工人準備的每一份制造生產說明進行了數字化，這樣工人在執行生產計劃時就無需拿著數百頁的制造說明手冊，同時VESTAS也增加了每個工廠可以生產風機設備的多樣化能力。VESTAS一直期望打通從CAD圖到生產制造車間的數字化方案，傳統方式都是基于紙質圖紙和各種說明手冊，而PTC的解決方案不僅打通了從設計到車間的全流程數字化，還為車間的每一位工人提供了按角色的數字工單及含有豐富CAD和視頻信息的交互式指南，極大提升了生產效率。

具體來看，PTC基于產品生命周期平臺Windchill和ThingWorx為VESTAS構建了以BOM為核心的產品數字主線，從市場需求端的需求變更入手，為風機設備設計新的系統和功能后推送到設計EBOM，再從設計EBOM推向仿真/ 試驗BOM、制造MBOM、服務SBOM、運營OBOM，最終提供基于產品配置的交互式技術手冊。基于BOM的產品配置和變型管理，解決了VESTAS的各類BOM互不關聯、現場產品配置與產品設計配置不一致等問題，保持從產品需求到現場每一臺風機的可追溯性。

呂振遠強調，在中國風電行業全面進入平價上網階段后，以GE和VESTAS為代表的風電能源互聯網“雙子星”范式，為中國風電設備制造企業“以用戶為中心”的數字化轉型指引了大方向，通過與用戶一起設計、執行和完成項目的全生命周期，基于物聯網、數字主線、數字孿生等技術平臺和應用，圍繞用戶需求打造價值鏈，風電設備制造企業將重塑產品研發創新體系。

基于數字主線和數字孿生的創新研發方案

中國雙碳承諾和能源互聯網產業爆發，為風電行業帶來了發展的戰略機遇期，為了應對能源互聯網中場的種種挑戰，風電設備制造企業需要積極擁抱數字化轉型，以期應用數字化全新手段在新時代占得先機。數字化體系建設既是從0到1的革新，更是從1到100的漫長之旅。

借鑒CMM成熟度模型，結合風電設備制造企業數字化建設現狀，企業數字化成熟度分為4個層級：Level 1——信息化，即利用信息系統(如PLM、ERP、MES等)記錄業務過程中產生的數據，主要解決信息的數字化問題，支撐特定領域的業務應用，關注特定業務環節和流程在線化和優化，以提高效率;Level 2——局部數字化，即已經認識到數字化戰略應融入業務戰略，制定了數字化藍圖及推廣路線，并對核心業務流程進行數字化改造，如面向設計、制造、服務一體化的模塊化設計、數字化工廠等，但從產品全壽期角度來看，數據、流程仍存在斷點;Level 3——企業級數字主線，即在企業現有信息系統的基礎上，利用數字化技術驅動企業業務模式和商業模式的創新，主要解決業務的數字化問題，關注產品全壽期、全價值鏈的互聯互通，驅動產業鏈上下游和整個生態創新;Level 4——數字孿生，即在企業級數字主線基礎上，利用新一代數字化技術賦能企業實現產品的數字化，將數字產品與物理世界連接起來，幫助企業更好地設計、制造、運行和維護產品。

中國風電行業作為一個相對年輕的產業，多數企業仍處于Level 1，少數頭部企業達到了Level 2，但離Level 3與Level 4仍有相當距離。對于當前大多風電設備制造企業來說，建立打通價值鏈的數字主線平臺，基于數字主線平臺打通營銷、研發、供應、制造、銷售、服務等產品數據鏈路，實現精益化、高質量、高效率和有利潤的企業運營，是當下數字化轉型的重點。PTC資深技術專家呂振遠向中國風電設備制造企業推薦PTC數字主線、數字孿生平臺及三大研發解決方案，以助力風電企業深刻變革研發體系，加速走向Level 3及Level 4。

首先是產品平臺化、模塊化設計方案，對應企業數字化成熟度模型中的Level 2。平臺化、模塊化是基于統一平臺、共享模塊理念進行產品開發的方法，屬于企業產品開發及技術開發的核心能力。契合風機大型化趨勢，PTC的平臺化、模塊化解決方案支持風電企業構建基于模塊化的產品配置管理體系，實現風機產品平臺型譜規劃、產品通用架構分解、模塊化設計、BOM及DMU的一體化管理。另外，通過BOM多視圖及配置規則的傳遞，實現基于模塊化的設計、工藝和服務。風機產品的平臺化、模塊化可以保證產品外部多樣性的同時，降低內部配置多樣性，幫助風機制造企業加快產品開發、降低開發成本、提高產品質量、快速滿足客戶需求，從而提高企業的競爭力。

第二是訂單端到端配置管理方案，對應企業數字化成熟度模型中的Level 3。在風機產品核心業務流程中，除了IPD(集成產品開發)業務流程外，還有LTC(商機到回款)業務流程。PTC訂單端到端配置管理方案，通過數字主線，集成相關業務系統，打通風機從需求到產前的全過程數字鏈路，消除訂單配置過程中企業面臨信息孤島和組織壁壘，保證了銷售、設計、工藝、制造配置數據的一致性，有利于縮短產前技術準備周期并提高產品質量，實現業務模式創新。風機制造企業還可將業務從訂單配置、產品開發、生產制造向打包運輸、現場吊裝和運營維護延伸，實現集成產品開發、商機到回款、集成供應鏈、財務四算和問題閉環等業務流程端到端全打通，通過跨系統業務編排、構建基于角色的端到端應用，提升業務運作效率，為構建數字化企業打下堅實的基礎。

最后是數字孿生驅動研發創新方案，對應企業數字化成熟度模型中的Level 4。通過數字主線，可打通全壽期產品數字鏈路，解決數據互聯互通問題，助力風機制造企業實現業務數字化;而通過數字孿生，則可提升產品數字化和智能化水平，實現產品創新研發。PTC數字孿生解決方案，在貫穿產品全壽期價值鏈的端到端數字鏈路的基礎上，構建面向風機產品的數字孿生模型，實現了數字風機和物理風機的融合。依托產品的數字孿生模型，基于數字孿生平臺，PTC為風機制造企業構建面向數字化研發的應用，覆蓋的業務場景包括數據驅動的產品優化、數據驅動的可靠性設計、數據驅動的仿真、質量根因分析、互聯的試驗、變更端到端管理等，提高產品質量和研發效率，驅動研發創新。

整體來說：我們今天正處于百年大變局中，人類走向低碳社會以及能源互聯網爆發，帶來了風電行業的全面重塑與重構。而中國風電行業領導者們必須立刻行動起來，將數字主線、數字孿生、物聯網等數字技術納入到今天的數字化轉型中，從而在激烈的風電行業競爭中建立起新的領導力和競爭力，走上兼具經濟效益和社會效益的高質量發展之路。