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精確模擬現實世界 數位分身優化真實世界體驗
實時進行監控

【作者: 王岫晨】   2023年09月19日 星期二

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數位分身(Digital Twin)是一種高度先進的虛擬模型或虛擬實體,它是現實世界中物體、系統或過程的數位映射,通常是基於數據和模擬技術所建立的。數位分身的目的在於精確地模擬現實世界中的實體或過程,以實現監控、分析、模擬和優化的目的。


數位分身的應用

創建數位分身通常需要使用多種技術和數據來建立虛擬模型,包括從感測器、物聯網裝置、實驗室數據、3D建模工具、物理模型等源頭獲取數據。數位分身可以是單一實體,例如一架飛機、一部機器的虛擬映射,也可以是更大範圍的系統,例如供應鏈、城市基礎設施的模型等。


在用途和功能上,數位分身可實時監控狀態和性能。這可以幫助檢測異常情況,並迅速採取適當的措施。透過分析數位分身的數據,可以獲得有關性能、效率和質量的寶貴洞察。數位分身也可用來模擬不同情境下的行為和效果。這對於測試新的設計、策略或變更非常有用。基於數位分身的數據和模擬結果,可以優化實體或過程的運作,以提高效率、節省資源並降低成本。


數位分身的應用非常廣泛,包括工業製造、供應鏈管理、城市規劃、建築業、醫療保健、能源管理等。在這些領域,它可以用於監控和最佳化不同物體或系統的運作。例如在製造業中,數位分身可用於監控和預測機器設備的狀態,以預防故障和提高生產效率。在城市規劃中,它可以用於模擬城市交通流量和環境影響,以改善城市設施和交通管理。而數位分身也需要不斷更新,以反映現實世界中的變化。這可以透過定期更新數據、校準模型或應用機器學習等方法來實現。



圖一 : 數位分身的應用非常廣泛,包括工業製造、供應鏈管理、城市規劃、建築業、醫療保健、能源管理等。
圖一 : 數位分身的應用非常廣泛,包括工業製造、供應鏈管理、城市規劃、建築業、醫療保健、能源管理等。

主要解決方案供應商

有許多企業積極參與數位分身解決方案的研發和開發。代表性的公司包括像是西門子(Siemens)積極推動工業數位分身技術,用於製造業和基礎設施管理。達梭系統(Dassault Systemes)這家軟體公司則專注於3D設計、建模和數位分身技術,解決方案包括CATIA、SIMULIA和DELMIA等。Ansys是工程模擬軟體公司,產品用於建立和模擬物理世界中的虛擬模型,包括數位分身。PTC則提供了用於數位分身和物聯網的解決方案,如ThingWorx平台。GE也在工業數位分身領域有自己的產品和解決方案,用於監控和優化工業設備。


另外像是IBM在物聯網和數位分身領域有相當程度的參與,提供了一系列數位分身相關的解決方案,包括物聯網平台和分析工具。而微軟在雲端運算領域有強大的平台,並提供Azure數位分身服務,用於建立、運行和管理數位分身模型。Autodesk是知名的3D設計和工程軟體公司,提供數位分身工具用於建模和模擬建築、製造和基礎設施項目。


表一:數位分身解決方案供應商與產品特點

廠商名稱

解決方案

Siemens

德國工業自動化和數位化解決方案領域的龍頭企業,積極推動工業數位分身技術。

General Electric (GE)

工業巨頭,提供工業設備監控和優化的數位分身解決方案。

IBM

在物聯網和數位分身領域有參與,提供物聯網平台和數據分析工具。

Dassault Systemes

法國軟體公司,專注於3D設計、建模和數位分身技術,產品包括CATIA、SIMULIA和DELMIA。

PTC

提供數位分身和物聯網解決方案,如ThingWorx平台。

Ansys

工程模擬軟體公司,用於建立和模擬虛擬模型,包括數位分身。

Microsoft

提供Azure數位分身服務,用於建立、運行和管理數位分身模型。

Siemens Digital Industries Software

Siemens子公司,專注於工業軟體和數位分身解決方案。

Autodesk

3D設計和工程軟體公司,提供數位分身工具,用於建模和模擬建築、製造和基礎設施項目。

Bentley Systems

專注於基礎設施工程軟體,提供數位分身和基礎設施管理解決方案。


數位分身挑戰

數位分身技術在不斷發展,但同時也面臨著一些問題和挑戰,這些挑戰可能影響其應用和實現。


資料隱私和安全性:建立數位分身需要大量數據,包括敏感訊息。保護這些數據的隱私和安全性是一個重大挑戰,特別是當這些數據來自物聯網設備或感測器時。


數據整合:整合來自多個來源的數據,並確保數位分身模型的完整性和準確性是重要挑戰。不同數據格式、標準和源頭之間的互操作性問題需要解決。


模型精確性:建立高度準確的數位分身模型是困難的,因為需要考慮許多變數和不確定性。模型的準確性可能導致不正確的決策。


即時性:對於某些應用,即時性是至關重要的。為了實現即時監控和反饋,需要具有低延遲的系統和快速的數據處理能力。


成本:建立和維護數位分身模型可能需要大量資源,包括硬體、軟體和專業技術人才。這可能限制了中小型企業的參與。


法律和法規:數位分身可能受到各種法律和法規的約束,尤其是在涉及敏感數據或特定行業的情況下。需要確保遵守相關法律法規。


數據倫理:使用大量數據來建立數位分身可能引發數據倫理問題,包括數據濫用、偏見和歧視等問題。


技術標準:缺乏統一的技術標準可能導致互操作性問題,限制了不同系統和平台之間的數據整合。


組織變革:數位分身可能需要組織在文化和運作方式方面的變革,這可能會面臨內部阻力和困難。


可持續性:數位分身需要大量計算資源,這可能對能源效率和環境影響造成一定壓力。因此,可持續性考慮也是一個重要挑戰。


結語


圖二 : 數位分身的應用非常廣泛,包括智慧城市規劃等。
圖二 : 數位分身的應用非常廣泛,包括智慧城市規劃等。

數位分身可以視為數位轉型的一個具體技術和工具,有助於實現數位轉型的目標。它們相輔相成,一起推動組織更好地適應數位時代的需求並實現競爭優勢。


透過數位分身這種革命性的數位技術,可以建立虛擬模型來更好地理解、監控、分析和優化現實世界中的事物和過程。這對於提高效率、減少風險、節省資源和改善決策制定都具有重要價值。雖然數位分身在許多領域有巨大的應用潛力,但它面臨著多種技術上的挑戰,需要不斷的努力來解決這些問題,以實現其全面的成功應用。


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