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什麼是數位分身( Digital Twins )?定義、好處和類型

本篇原文 Coursera What is a Digital Twin? Definition, Benefits, and TypesSoft & Share 為 Coursera 聯盟 )

現實世界物件的虛擬反射對許多企業來說變得越來越重要。繼續閱讀以了解有關這項令人興奮的技術的更多資訊。

數位分身( Digital Twins )是用於建模目的的實質物件的虛擬反射。 雖然這個概念聽起來像是科幻小說中的東西,但事實是,數位分身不僅今天已在使用,且實際上每年都會被更廣泛地應用。

在本文中,您將詳細了解什麼是數位分身、它們的不同類型、它們在當今現實世界中的使用方式以及它們對企業的好處。

數位分身的定義

數位分身是真實世界物件或系統的虛擬代表,用於對性能進行數位建模、識別低效率並設計解決方案以改進其實質對應物。

不同於模擬,數位分身在與外部世界分離的完全虛擬環境中運行,其建模特定真實的資產,有外帶傳感器,精細、高品質地感應與傳遞資訊,實時不斷地更新其虛擬對應物。

企業和組織使用數位分身來設計、建構、營運和監控產品的整個生命週期。由於具備實體物件不斷更新資料,數位分身可以與人工智慧和機器學習結合使用,以創建詳細的預測模型並預測比大多數模擬更準確的結果。

數位身份示例

由於物聯網 (IoT)、人工智慧、擴展現實 (XR, Extended Reality) 和雲端運算的擴展,預計數位分身技術在不久的將來將呈指數級增長。 儘管如此,它已經被許多行業所採用,從產品設計到製造和維護的各個方面都採用了它。 以下是數位分身如何在現實世界中每天使用的一些示例:

製造業

製造業是一個複雜的行業,需要大量的產品研發 (R&D)、通過全球供應鏈採購和運輸原材料,以及通過人工和自動化勞動力對產品進行實體構造。製造的複雜性使其成為實施數位分身的理想行業,這可以幫助製造商在流程的幾乎每個步驟中提高效率並降低成本。

例如,一家汽車公司的工程師可能會在開發新車零件的早期階段使用數位分身對原型進行建模和測試。在不同的模擬中對原型進行建模後,他們可能會改進設計,直到確定最終產品。接下來,分析師可能會使用數位分身來建模並隨後改進,在實際開始生產之前製造最終產品所需的供應鍊和製造流程。

衛生保健

數據驅動的技術在短短幾十年內徹底改變了醫療保健行業。無論是用於生物醫學工程、醫療保健分析還是醫療保健管理,數位分身都有可能為個別患者提供個性化治療、模擬治療課程並協助開發新型醫療設備。

但是,也許數位分身在醫療保健中最常用的方式是通過它們監控、管理和改善醫院等實體醫療保健設施的能力。使用數位分身,醫療保健提供者可以對其員工的日常職責和關鍵資源(例如病床或呼吸機)的可用性進行建模,以改善患者護理及其整體組織效率。

數位分身類型

數位分身能夠對從單個組件到整個系統的所有內容進行建模。雖然每種類型的數位分身都在做基本相同的事情——對現實世界的對像或系統進行虛擬建模——但它們的目的和範圍彼此之間存在很大差異。數位分身的四種主要類型是:

組件分身( Component Twins )

組件分身是系統或產品的單個部分的數位代表,例如齒輪或螺釘。然而,組件分身不是簡單地對產品的所有單獨部件進行建模,而是通常用於對整體部件進行建模,例如在特定應力或高溫下的部件。通過對這些部件進行數位建模並對其進行動態模擬,設計師和工程師可以了解如何改進這些部件以確保它們在可能的情況下的完整性。

資產分身( Asset Twins )

資產分身,也稱為產品分身,是產品實物的虛擬代表,而不是其各個部分。雖然資產分身在技術上可以由許多組件分身組成,但它們的目的是了解它們的各個部分如何在單個實質產品中一起運行。例如,風力渦輪機可能有一個關聯的資產分身,用於監控其性能並識別由於常見磨損而可能出現的部件故障。

系統分身( System Twins )

系統分身,也稱為單元分身,是協同工作的產品系統的虛擬代表。資產分身對由許多部件組成的真實產品進行建模,而系統分身將這些單獨的產品建模為更大系統的組件。了解資產如何彼此互動,提供了改善它們相互關係的機會,從而提高生產力和效率。

過程分身( Process Twins )

過程分身是協同工作的系統的數位代表。例如,雖然系統分身可以為生產線建模,但過程分身可以為整個工廠建模,細緻到在工廠車間操作機器的員工。

數位分身的好處

使用數位分身的好處與它們的應用程式一樣多。 但是,使用它們的一些最常見的好處包括:

  • 在批量生產或產品推出之前,通過在虛擬環境中設計、測試和改進產品或系統來降低總體成本。
  • 通過使用最新資訊對系統進行建模、測試動態模擬中的更改並最終實施於現實世界的變化來提高營運效率。
  • 通過持續監控其性能並在問題首次出現時識別問題,為有形資產和現有系統(例如建築物或噴氣引擎)提供快速維護。
  • 通過對客戶旅程進行虛擬建模,在購買產品或進入零售店時改善客戶體驗。

數位分身軟體

數位分身正被許多行業廣泛採用。 為了創建數位分身,這些行業使用特定的軟體來運行所需的複雜監控。 一些最受歡迎的數位分身軟體包括:

  • Azure 數位分身
  • IBM 數位分身交換
  • AWS IoT TwinMaker

了解有關數位分身的更多資訊

隨著雲端運算和物聯網 (IoT) 等新技術變得越來越普遍,數位分身在工業中的重要性也將越來越大。

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