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數位分身為產業帶來顛覆性改變
改善企業決策過程

【作者: 王岫晨】   2020年08月03日 星期一

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數位分身是真實世界中某個實體的數位表徵,以物聯網應用最被看好。企業組織採用數位分身,可以收集正確資料並加以視覺化,透過正確的分析技術與規則,可以有效率地針對商業目標做出回應。


數位分身(Digital Twin)指真實世界中某個實體或系統的數位表徵。在未來數年中,以物聯網的數位分身應用最被看好。資產若有完整規劃的數位分身,就能大幅改善企業的決策過程。


帶來顛覆性影響

數位分身能夠連結真實世界裡的對應物,用於了解該物件或系統的狀態,並針對變化來做出回應,藉此改善營運以增加價值。企業組織採用了數位分身,只要隨著時間慢慢演化,就可以收集正確資料並加以視覺化,選擇正確的分析技術與規則,並有效率地針對商業目標做出回應。



圖一 : 透過數位分身,就可以在虛擬的環境中模擬真實設計。
圖一 : 透過數位分身,就可以在虛擬的環境中模擬真實設計。

Gartner預測到了2022年,物聯網每年將為消費者和企業花在維護、服務與消耗品的費用方面,節省1兆美元,這主要歸功於數位分身。在未來,數位分身將帶來廣泛的顛覆性影響與更多應用的趨勢。數位分身的普及率和討論熱潮都在持續成長,也是物聯網佈局的下一步驟。而企業資訊長在邁向數位商業的歷程中,也將逐漸增加利用物聯網技術的比重。



圖二 : 從物聯網到工業物聯網,已經成為獲取數位分身數據不可或缺的一部份。
圖二 : 從物聯網到工業物聯網,已經成為獲取數位分身數據不可或缺的一部份。

特別是透過改善狀態意識(Situational Awareness),數位分身可以在狀況產生變化時提高回應的能力,尤其在資產優化和預防性維護方面,增加傳統分析法的價值。此外,數位分身也能降低營運成本,甚至減少資本支出,延長它們所表徵物品的壽命,並優化其負責執行之資產績效。



圖三 : 數位分身適合用於打造數位化的智慧城市。
圖三 : 數位分身適合用於打造數位化的智慧城市。

數位分身與PLM

基本上,數位分身主要目標,就在於降低整體成本,並提高生產效率。達梭系統資深技術經理許欲生指出,數位分真與產品生命週期管理(PLM)息息相關。透過數位分身,就可以在虛擬的環境中模擬真實設計,如此一來就可以減少原型製作與測試的複雜性,進而降低成本、縮短開發時間,並確保品質,特別是對於多樣化(少量多樣)的產品開發上,更能有助於加速生產流程。在產品生產後,可以透過數位分身的虛擬環境來進行監測,如此可有效降低維護成本。甚至透過數位分身來找出使用上的問題,以提升產品價值與售後服務品質。



圖四 : 達梭系統資深技術經理許欲生
圖四 : 達梭系統資深技術經理許欲生

許欲生說,數位分身對於產品生命週期的意義,就在於讓數位分身的數據能具備連續性。從產品的研發、設計到生產,乃至於到售後服務等,從各層面同時讓產品的品質獲得提升。


而由於數位分身的關鍵在於透過物聯網來擷取感測器的數據資料,整個過程與物聯網、雲端運算與大數據分析密不可分。在加入了AI與5G之後,由AI來提供更強大的分析能量,5G則可提供雲端更有效率的大頻寬連結,如此通力合作之下,將可以為數位分身產生出更大的綜效。


數位轉型的源頭

數位分身能降低營運成本,甚至減少資本支出,延長它們所表徵物品的壽命,並優化其負責執行之資產績效。

對於製造商來說,數位分身是數位轉型的關鍵之一。數位分身可以透過感測器來獲取特殊的數據資訊,這些數據可以用於分析產品的生命週期,進而提供從設計到終端使用的更多加值資訊,並在產品上市後繼續提供有用的數據。


此外,當連結兩個不同的數位分身系統時,可以獲得數位分身的加值特性,進而建構出twin2twin的生態體系。對於工廠來說,擷取這些不同工業環境的數位分身網絡,能夠有效提高產品的生產品質、設備性能,甚至能夠減少停機時間,降低損失。


從物聯網的普及到工業物聯網的成熟,目前已經成為獲取數位分身數據不可或缺的一部份,這可以從大數據的分析與預測性維護等工業流程的附加價值中看出端倪。當工業物聯網跨產業應用成為可能,許多產業大廠正快速跟上其步伐,以求透過數位分身來收集更多感測器的數據資料。這些廠商已經意識到,透過這些數據來進行分析並將其可視化,將有助於加速產品設計、製造到上市的時程。


解決數位分身挑戰

恩智浦半導體雲端客戶夥伴計畫負責人Jerome Schang指出,數位分身追蹤蒐集過去事件的資訊,並幫助預測任何現有互聯環境的未來,這樣的能力是機器學習和IoT的承諾與建立基礎。恩智浦半導體擁有完整的邊緣運算產品組合,能夠與雲端合作夥伴生態系統連接互連起來,為數位分身帶來整合性、隱私安全和成本效益。



圖五 : 恩智浦半導體雲端客戶夥伴計畫負責人Jerome Schang
圖五 : 恩智浦半導體雲端客戶夥伴計畫負責人Jerome Schang

現階段客戶採用數位分身,從建模(Modeling)和創建一個數位化、具可擴充性與安全性的環境以重現原貌,是非常具有挑戰性的,對於已非常具架構的企業亦是如此。數位分身讓大數據分解成數據個體或稱數據孤島(data silos)更加容易。這些數據孤島可將跨企業的異構系統分解,以進行可操作的追蹤蒐集與觀察。


針對客戶所面對的數位分身挑戰該如何解決,恩智浦半導體雲端客戶夥伴計畫負責人Jerome Schang說,首先,溝通協作一事將至關重要。Jerome Schang例舉恩智浦支援雲端服務的最終節點和邊緣節點的產品組合,這些產品組合皆是與受信任的雲端合作夥伴協作完成,是針對構建動態商業與業務邏輯所提供的平台。


為了實現最完善的自主行為(ultimate autonomous behaviors),恩智浦及其雲端合作夥伴正在協作,將互聯系統過渡到基於AI的智慧邊緣實現。然而,AI是持續進行轉型性,它不是標準化的。整合系統可能非常複雜、成本高昂且耗時。為了增加採用率,恩智浦及其雲端合作夥伴正在創建混合計算、連接和安全元件和服務的解決方案,以改進從概念驗證到產品化的過渡。其目的是降低整合的複雜性,以讓企業可以專注於其應用開發,完成與市場其他競爭者不同的特殊性。


恩智浦與系統整合商(system integrator)及和單板供應商(single-board computing vendor)合作,解決部署數位分身方面的碎片化和客製化的問題。由於成本效益性在技術採用中發揮著巨大作用,因此恩智浦透過於雲端合作夥伴計畫,與雲端合作夥伴一同努力,使ML功能能夠在MCU上可以實現,以進一步幫助客戶實現數位化轉型的差異化和增加盈利。


結語

數位分身主要的目的,在於對製造商的生產前模擬、機器維護和操作,到生產規劃以及設備現場支援等所有製造過程做出貢獻,進而讓數位生產發揮關鍵作用,並讓製造商減少生產流程的錯誤,加速產品上市時程。從數位轉型的角度來看,數位分身是關鍵的驅動力,並可能強力改變全球產業現有的遊戲規則。


**刊頭圖(source: pxhere.com)


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