丰田InfoTech实验室提出数字孪生汽车范式

作为传统企业的代表，丰田汽车是精益生产的代表，随着新一代数字技术的应用，它也开始改变，力求推动数字化转型。不过，丰田一直受限于传统范式，对于数字孪生体范式认识不足，迟迟没有下定决心解决范式转换的问题。

2020年6月，丰田汽车下属InfoTech实验室专家发表了一篇论文，题目为A Digital Twin Paradigm: Vehicle-to-Cloud Based Advanced Driver Assistance Systems，大家注意，这是丰田汽车首次提出“数字孪生体范式”。

更早的时候，丰田在CES 2020宣布了要搭建“编织之城”（Woven City），这是一个不折不扣的数字孪生城市原型，其中的车辆即为“数字孪生汽车”（Digital Twin Cars）。笔者将在后面文章详细介绍该项目的情况，请读者们耐心等待。

本文重点介绍丰田汽车在美国的研发机构InfoTech实验室，这是它在美国收集技术和商业信息的前沿阵地，据称它招聘了不少特斯拉的研究人员，从中获取了特斯拉数字孪生汽车体系的情况，涉及到数字孪生研发、数字孪生制造和数字孪生应用等。

笔者在《数字孪生体》一书中介绍了“特斯拉生产系统”（TPS，Toyota Production System），这远比传统汽车人士所了解的精益生产要更强大的模式，其更精准、持续改进等特点显然是传统自动化不能实现的，或者实现起来成本非常高昂。

从丰田InfoTech实验室专家写的论文来看，它还是基于信息物理系统在考虑开放架构的数字孪生汽车，虽然冠以“数字孪生体范式”，但还称不上一个有竞争力的模式，更不能发挥持续改进或前向兼容（《数字孪生体》一书用语）的潜力。

对于传统汽车行业的工程师来讲，保障稳定可靠以及安全是至关重要的，他们很难想象开放架构如何来保证这些要求。如果设计一个开放架构的数字孪生体，他们不自觉的把传统的嵌入式系统或信息物理系统等模式带入其中。

丰田InfoTech实验室的专家似乎受这种影响比较突出。

为了满足丰田汽车当前较为保守的自动驾驶需要，工程师们需要考虑诸如ADAS功能实现，而不能天马行空的考虑真正的L4-5自动驾驶，这使得它在面临全面采用数字孪生汽车模式的特斯拉挑战面前完全不知所措。

例如，丰田工程师在设计物理世界和数字空间之间的交互时，受制于汽车自身的工业系统需要，没有把环境（包括道路、天气和人等）做有效的分类，更谈不上做有效的数字孪生化，这使得它难以构建子系统的数据机制，这对于需要实时决策的汽车是难以想象的。

当然，丰田InfoTech的工程师为了满足汽车实际运行的需要，只能把数字孪生体应用到ADAS这样的需求上，不敢进一步用在智能汽车上。在InfoTech实验室工程师论文中，虽然引入了云服务器，但基本上没有建立云边（云计算-边缘计算）的体系，这是难以实现持续改进需要的。

InfoTech实验室相关人员发布了不少论文，涉及到汽车方方面面的技术，其中甚至包含了开源仿真软件等，不少内容具有启发意义，但关于数字孪生汽车的论文非常稀罕。估计丰田公司真正意识到特斯拉长期使用数字孪生体技术，不过在最近一两年的时间，正准备进行追赶。

通过“数字孪生体范式”这样的题目，来展示丰田进入数字孪生汽车的思考，似乎还不够。

2021年1月，丰田将TRI-AD重组为“编织星球公司”（Woven Planet Holdings），下设Woven Core、Woven Alpha和Woven Capital三家公司，比2020年初设想的两家公司多出一家——Woven Capital，估计丰田管理层已经意识到，仅仅依靠自身的研发力量，突破数字孪生汽车关键技术有较大的困难。

不过一切还不晚，毕竟电动汽车龙头特斯拉去年的销售量不过50万，当特斯拉年销量超过100万的时候，估计电动汽车产业结构将加速固化，中国恐怕会有一两家汽车企业占据领先地位。

读者如果对本文提到的报告感兴趣，可以到数字图书馆申请下载。