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数位分身为产业带来颠覆性改变
改善企业决策过程

【作者: 王岫晨】2020年08月03日 星期一

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数位分身是真实世界中某个实体的数位表徵,以物联网应用最被看好。企业组织采用数位分身,可以收集正确资料并加以视觉化,透过正确的分析技术与规则,可以有效率地针对商业目标做出回应。


数位分身(Digital Twin)指真实世界中某个实体或系统的数位表徵。在未来数年中,以物联网的数位分身应用最被看好。资产若有完整规划的数位分身,就能大幅改善企业的决策过程。


带来颠覆性影响

数位分身能够连结真实世界里的对应物,用於了解该物件或系统的状态,并针对变化来做出回应,藉此改善营运以增加价值。企业组织采用了数位分身,只要随着时间慢慢演化,就可以收集正确资料并加以视觉化,选择正确的分析技术与规则,并有效率地针对商业目标做出回应。



图一 : 透过数位分身,就可以在虚拟的环境中模拟真实设计。
图一 : 透过数位分身,就可以在虚拟的环境中模拟真实设计。

Gartner预测到了2022年,物联网每年将为消费者和企业花在维护、服务与消耗品的费用方面,节省1兆美元,这主要归功於数位分身。在未来,数位分身将带来广泛的颠覆性影响与更多应用的趋势。数位分身的普及率和讨论热潮都在持续成长,也是物联网布局的下一步骤。而企业资讯长在迈向数位商业的历程中,也将逐渐增加利用物联网技术的比重。



图二 : 从物联网到工业物联网,已经成为获取数位分身数据不可或缺的一部份。
图二 : 从物联网到工业物联网,已经成为获取数位分身数据不可或缺的一部份。

特别是透过改善状态意识(Situational Awareness),数位分身可以在状况产生变化时提高回应的能力,尤其在资产优化和预防性维护方面,增加传统分析法的价值。此外,数位分身也能降低营运成本,甚至减少资本支出,延长它们所表徵物品的寿命,并优化其负责执行之资产绩效。



图三 : 数位分身适合用於打造数位化的智慧城市。
图三 : 数位分身适合用於打造数位化的智慧城市。

数位分身与PLM

基本上,数位分身主要目标,就在於降低整体成本,并提高生产效率。达梭系统资深技术经理许欲生指出,数位分真与产品生命周期管理(PLM)息息相关。透过数位分身,就可以在虚拟的环境中模拟真实设计,如此一来就可以减少原型制作与测试的复杂性,进而降低成本、缩短开发时间,并确保品质,特别是对於多样化(少量多样)的产品开发上,更能有助於加速生产流程。在产品生产後,可以透过数位分身的虚拟环境来进行监测,如此可有效降低维护成本。甚至透过数位分身来找出使用上的问题,以提升产品价值与售後服务品质。



图四 : 达梭系统资深技术经理许欲生
图四 : 达梭系统资深技术经理许欲生

许欲生说,数位分身对於产品生命周期的意义,就在於让数位分身的数据能具备连续性。从产品的研发、设计到生产,乃至於到售後服务等,从各层面同时让产品的品质获得提升。


而由於数位分身的关键在於透过物联网来撷取感测器的数据资料,整个过程与物联网、云端运算与大数据分析密不可分。在加入了AI与5G之後,由AI来提供更强大的分析能量,5G则可提供云端更有效率的大频宽连结,如此通力合作之下,将可以为数位分身产生出更大的综效。


数位转型的源头

数位分身能降低营运成本,甚至减少资本支出,延长它们所表徵物品的寿命,并优化其负责执行之资产绩效。

对於制造商来说,数位分身是数位转型的关键之一。数位分身可以透过感测器来获取特殊的数据资讯,这些数据可以用於分析产品的生命周期,进而提供从设计到终端使用的更多加值资讯,并在产品上市後继续提供有用的数据。


此外,当连结两个不同的数位分身系统时,可以获得数位分身的加值特性,进而建构出twin2twin的生态体系。对於工厂来说,撷取这些不同工业环境的数位分身网络,能够有效提高产品的生产品质、设备性能,甚至能够减少停机时间,降低损失。


从物联网的普及到工业物联网的成熟,目前已经成为获取数位分身数据不可或缺的一部份,这可以从大数据的分析与预测性维护等工业流程的附加价值中看出端倪。当工业物联网跨产业应用成为可能,许多产业大厂正快速跟上其步伐,以求透过数位分身来收集更多感测器的数据资料。这些厂商已经意识到,透过这些数据来进行分析并将其可视化,将有助於加速产品设计、制造到上市的时程。


解决数位分身挑战

恩智浦半导体云端客户夥伴计画负责人Jerome Schang指出,数位分身追踪搜集过去事件的资讯,并帮助预测任何现有互联环境的未来,这样的能力是机器学习和IoT的承诺与建立基础。恩智浦半导体拥有完整的边缘运算产品组合,能够与云端合作夥伴生态系统连接互连起来,为数位分身带来整合性、隐私安全和成本效益。



图五 : 恩智浦半导体云端客户夥伴计画负责人Jerome Schang
图五 : 恩智浦半导体云端客户夥伴计画负责人Jerome Schang

现阶段客户采用数位分身,从建模(Modeling)和创建一个数位化、具可扩充性与安全性的环境以重现原貌,是非常具有挑战性的,对於已非常具架构的企业亦是如此。数位分身让大数据分解成数据个体或称数据孤岛(data silos)更加容易。这些数据孤岛可将跨企业的异构系统分解,以进行可操作的追踪搜集与观察。


针对客户所面对的数位分身挑战该如何解决,恩智浦半导体云端客户夥伴计画负责人Jerome Schang说,首先,沟通协作一事将至关重要。Jerome Schang例举恩智浦支援云端服务的最终节点和边缘节点的产品组合,这些产品组合皆是与受信任的云端合作夥伴协作完成,是针对构建动态商业与业务逻辑所提供的平台。


为了实现最完善的自主行为(ultimate autonomous behaviors),恩智浦及其云端合作夥伴正在协作,将互联系统过渡到基於AI的智慧边缘实现。然而,AI是持续进行转型性,它不是标准化的。整合系统可能非常复杂、成本高昂且耗时。为了增加采用率,恩智浦及其云端合作夥伴正在创建混合计算、连接和安全元件和服务的解决方案,以改进从概念验证到产品化的过渡。其目的是降低整合的复杂性,以让企业可以专注於其应用开发,完成与市场其他竞争者不同的特殊性。


恩智浦与系统整合商(system integrator)及和单板供应商(single-board computing vendor)合作,解决部署数位分身方面的碎片化和客制化的问题。由於成本效益性在技术采用中发挥着巨大作用,因此恩智浦透过於云端合作夥伴计画,与云端合作夥伴一同努力,使ML功能能够在MCU上可以实现,以进一步帮助客户实现数位化转型的差异化和增加盈利。


结语

数位分身主要的目的,在於对制造商的生产前模拟、机器维护和操作,到生产规划以及设备现场支援等所有制造过程做出贡献,进而让数位生产发挥关键作用,并让制造商减少生产流程的错误,加速产品上市时程。从数位转型的角度来看,数位分身是关键的驱动力,并可能强力改变全球产业现有的游戏规则。


**刊头图(source: pxhere.com)


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