2020 年 10 月 20 日，2020 中国设计智造大奖 (DIA) 揭晓了，阿里云设计中心提交的 3 个作品榜上有名，「工业数字孪生」荣获金奖 ，「智慧机坪系统」、「数据 DNA」荣获佳作奖。整个参赛过程中，赛方都高度肯定了「阿里云设计中心」在 “传统产业升级” 这个领域做出的杰出的价值。今天我们就来聊聊金奖背后设计的思考与价值。
阿里云工业数字孪生，是人类智慧与机器智慧深度融合的产物 ，站在全新的视角，用数据、算力破解工厂密码。基于云计算、大数据、人工智能、物联网等新一代的数字技术催生的工业数字孪生，已经渗透到了制造业的全生命周期中，比如工艺优化、能耗优化，设备故障预警， 生产及数据可视化。
但是当我们设计师在面对一线的客户，像工程师、工人师傅时，“云计算”“人工智能”、“算法” 这些黑科技对他们来说是陌生的、冰冷的。我们的客户很难理解黑科技是什么，能做什么，作为设计师，“如何让客户更容易拥抱技术？” 是我们重点思考的问题。
如何让客户理解技术带来的价值？
设计师就是技术跟客户之间的桥梁，工业客户虽然不懂阿里云的黑科技，但是冰冷的 “数据” 可以转换成感性的 “视觉语言” 将无形的数据基于真实的生产场景进行可视化映射，把 “关键信息” 与“业务场景”串联起来，通过数据的可视化 + 空间场景的可视化，让数据有了沉浸式的体验和有价值的洞察。
如何让客户自己构建一个虚拟智能工厂？
集重兵投入给客户定制化开发一个系统要花费成本是巨大的。我们设计师在想如何通过产品化的方式，让众多的客户可以低成本的构建出自己的虚拟工厂。在工业行业数字孪生体的构建有 3 个维度：空间尺度、仿真深度、互动程度。在孵化数字孪生（dtwin）这款平台产品时，我们在空间尺度上探索了从微观到宏观到遥观的场景构建；在仿真深度上，完成了 2d 到 3d 到附加时间属性的 4d 仿真能力的构建；在互动程度上，实现交互式操作的构建。
1. 空间尺度 - 如何产品化构建 3d 空间？
把现有的工业大脑的能力 对应到空间尺度上，我发现对应的实体分别是设备部件 - 设备 - 产线 - 园区 - 城市的过程，在空间尺度上是一个持续拓展的过程。这 5 个层次的孪生能力，空间尺度是一个递进关系，我们需要解决每个层次的 3d 化生产，以及做好不同层次的视角切换。
1.1 设备构成
实现路径：在设备和部件阶段，他们分别是单体 / 聚合型单体，采用建模的方式生成。
在设备单体的构建上，基于 WEBGL 渲染引擎，模型上走通的单通道模式、PBR 多通道能力。基于工业行业特征，沉淀了建模贴图烘焙的规范。
1.2 产线编排
产线是一个排布型关系，我们需要提供模 3d 场景的模型搭建能力。我们要解决两个问题：空间视角控制、模型控制。如何通过极简的交互操作来完成是值得研究的。
1.2.1 空间控制
其实有两大类方式，一种是第一视角，空间是静止的，人是动的，典型的游戏场景都是第一视角；通过控制人物运动来控制视野移动，包括：视点旋转、视点平移、视点缩放。
第二类是第一类的衍生，是一种懒人视角，人是静止的，空间是动的，这种交互方式更适合用在工具中，因为高效。这一类的也需要完成这旋转、平移、缩放的视点的控制，我们分别用了左键、右键、滚轮进行控制，并适配了 mac 触控板的手势操作。
1.2.2 模型控制
在模型控制上，包括模型的缩放，旋转，平移三种需求。这里提出了 3 种控制器，悬浮在选中的模型上，点击控制器拖动可以直接对进行模型控制。它起到了引导 + 控制 两种能力，以上我们只用鼠标就实现了 6 种交互操作，极简的方式做到了对空间和模型的控制。
1.3 园区的编排
园区是有产线和建筑组成，是一个排布或者嵌套的关系，经过走访了红狮水泥、光大垃圾焚烧厂等大量实地调研，我们发现园区的还原有 6 个要素：分别为人员、车辆、设备、厂房、道路、绿化 6 个元素。设备可以通过模型搭建产线完成，对于厂房、道路、绿化等信息，能够辅助的是图纸、或者现场实地拍摄。针对建筑等元素我们希望能做到自动生成。
细化来看，基于这种技术，需要一个图像绘制能力，针对路网、绿化、园区，归根结底就是点、线、面的构成，或者用图形构成，从而针对路径图形的增删改进行了细化分析，并推导出了画图所需工具。
整个产品使用链路是：添加图纸——2d 打标——3d 自动生成——产线搭建。
2. 互动程度 - 如何 0 代码做一个交互式应用？
从趋势来看，这里的互动有两个层次的概念，一个是人机可交互、大屏逐渐需要具备交互的能力；第二个个是物理世界、数字世界可以相互控制，信息会进行双向的循环，最后会有多端互动反控的能力。
工业在正在数据可视化迈向交互式应用的过程，我们发现用户有很多交互式需求，比如点击弹出卡片、空间切换等。
产品化方式配置生成交互方式，需要我们对交互方式进行封装。交互的原理，其实就是一个行为作用到一个对象，对象产生一个反馈的过程。细化来看有这 6 个要素。鼠标状态在不同的行为状态下，会有区别，对象也会因为不同的鼠标操作而有不同的状态，对象反馈会包括自控、控他，系统反馈主要指成功失败的反馈提醒。
我们对不同对象的交互需求用这 6 个维度进行封装，一个交互事件包括 “鼠标行为”、“对象”、“反馈” 。用户可以自定义配置。将状态类的：“鼠标状态”、“对象状态” 进行了系统内置，当用户做了相应的鼠标行为，系统会自动提供对象状态类的切换。让没有交互能力的人也可以做出一个细腻的交互。
3. 仿真深度 - 如何做到生产过程的模拟？
场景搭建完、交互配置好，并没有结束，因为工业生产是一个加工的过程，我们如何做好生产过程的模拟呢？
我们去了长春的红旗车间，真正数据驱动的动态仿真需要还原生产自动化控制的逻辑，用数据驱动模型的运动才能做到真正的数字孪生。
如何让客户开箱即用？
我们在工业各个行业里沉淀了可复用海量的工业模型资产库，涉及钢铁、固废、化工、水泥、汽车加工。通过乐高式搭建，客户通过产品可以低成本快速构建自己的虚拟工厂，随着接入生产数据，智能推荐的数据，用户可以自定义配置人机交互方式。创建出一个虚拟的智慧工厂，实现了数字世界跟物理世界的融合共生。
数据与场景的可视化表达建立起技术与客户的沟通桥梁，我们不仅仅止步于此，在赋能传统工业企业做数字孪生工厂时，我们通过产品创新，无限降低客户的使用门槛，通过低代码生成互动式数字孪生工厂，降低客户的使用成本和经济成本，用设计和技术普惠工业企业。就像组委会颁奖时描述的：“数字经济是一场深刻的新经济革命，阿里巴巴工业数字孪生，基于大数据、智能化技术构建了系统高效便捷的数字化管理平台，以优秀的用户体验，赋能产业的数字化转型升级，以一种全新的方式构建了今后世界的生长和生活逻辑，是真正意义上的数字孪生。”
但我们知道，这条路其实才刚刚开始，前方还有更远的征程要一起去探索。作为设计师的我们，愿意继续成为技术与客户之间的桥梁，持续推动各行业的数字化表达，让更多的客户都能够感受科技的美好。
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