數(shù)位分身（Digital Twin）是一種高度先進(jìn)的虛擬模型或虛擬實(shí)體，它是現(xiàn)實(shí)世界中物體、系統(tǒng)或過(guò)程的數(shù)位映射，通常是基於數(shù)據(jù)和模擬技術(shù)所建立的。數(shù)位分身的目的在於精確地模擬現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體或過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、分析、模擬和優(yōu)化的目的。
數(shù)位分身的應(yīng)用
創(chuàng)建數(shù)位分身通常需要使用多種技術(shù)和數(shù)據(jù)來(lái)建立虛擬模型，包括從感測(cè)器、物聯(lián)網(wǎng)裝置、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)、3D建模工具、物理模型等源頭獲取數(shù)據(jù)。數(shù)位分身可以是單一實(shí)體，例如一架飛機(jī)、一部機(jī)器的虛擬映射，也可以是更大範(fàn)圍的系統(tǒng)，例如供應(yīng)鏈、城市基礎(chǔ)設(shè)施的模型等。
在用途和功能上，數(shù)位分身可實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)和性能。這可以幫助檢測(cè)異常情況，並迅速採(cǎi)取適當(dāng)?shù)拇胧Ｍ高^(guò)分析數(shù)位分身的數(shù)據(jù)，可以獲得有關(guān)性能、效率和質(zhì)量的寶貴洞察。數(shù)位分身也可用來(lái)模擬不同情境下的行為和效果。這對(duì)於測(cè)試新的設(shè)計(jì)、策略或變更非常有用。基於數(shù)位分身的數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果，可以優(yōu)化實(shí)體或過(guò)程的運(yùn)作，以提高效率、節(jié)省資源並降低成本。
數(shù)位分身的應(yīng)用非常廣泛，包括工業(yè)製造、供應(yīng)鏈管理、城市規(guī)劃、建築業(yè)、醫(yī)療保健、能源管理等。在這些領(lǐng)域，它可以用於監(jiān)控和最佳化不同物體或系統(tǒng)的運(yùn)作。例如在製造業(yè)中，數(shù)位分身可用於監(jiān)控和預(yù)測(cè)機(jī)器設(shè)備的狀態(tài)，以預(yù)防故障和提高生產(chǎn)效率。在城市規(guī)劃中，它可以用於模擬城市交通流量和環(huán)境影響，以改善城市設(shè)施和交通管理。而數(shù)位分身也需要不斷更新，以反映現(xiàn)實(shí)世界中的變化。這可以透過(guò)定期更新數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)模型或應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
| 圖一 : 數(shù)位分身的應(yīng)用非常廣泛，包括工業(yè)製造、供應(yīng)鏈管理、城市規(guī)劃、建築業(yè)、醫(yī)療保健、能源管理等。 |
|
主要解決方案供應(yīng)商
有許多企業(yè)積極參與數(shù)位分身解決方案的研發(fā)和開發(fā)。代表性的公司包括像是西門子（Siemens）積極推動(dòng)工業(yè)數(shù)位分身技術(shù)，用於製造業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施管理。達(dá)梭系統(tǒng)（Dassault Systemes）這家軟體公司則專注於3D設(shè)計(jì)、建模和數(shù)位分身技術(shù)，解決方案包括CATIA、SIMULIA和DELMIA等。Ansys是工程模擬軟體公司，產(chǎn)品用於建立和模擬物理世界中的虛擬模型，包括數(shù)位分身。PTC則提供了用於數(shù)位分身和物聯(lián)網(wǎng)的解決方案，如ThingWorx平臺(tái)。GE也在工業(yè)數(shù)位分身領(lǐng)域有自己的產(chǎn)品和解決方案，用於監(jiān)控和優(yōu)化工業(yè)設(shè)備。
另外像是IBM在物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)位分身領(lǐng)域有相當(dāng)程度的參與，提供了一系列數(shù)位分身相關(guān)的解決方案，包括物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和分析工具。而微軟在雲(yún)端運(yùn)算領(lǐng)域有強(qiáng)大的平臺(tái)，並提供Azure數(shù)位分身服務(wù)，用於建立、運(yùn)行和管理數(shù)位分身模型。Autodesk是知名的3D設(shè)計(jì)和工程軟體公司，提供數(shù)位分身工具用於建模和模擬建築、製造和基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。
表一：數(shù)位分身解決方案供應(yīng)商與產(chǎn)品特點(diǎn)
|
廠商名稱
|
解決方案
|
|
Siemens
|
德國(guó)工業(yè)自動(dòng)化和數(shù)位化解決方案領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，積極推動(dòng)工業(yè)數(shù)位分身技術(shù)。
|
|
General Electric （GE）
|
工業(yè)巨頭，提供工業(yè)設(shè)備監(jiān)控和優(yōu)化的數(shù)位分身解決方案。
|
|
IBM
|
在物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)位分身領(lǐng)域有參與，提供物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和數(shù)據(jù)分析工具。
|
|
Dassault Systemes
|
法國(guó)軟體公司，專注於3D設(shè)計(jì)、建模和數(shù)位分身技術(shù)，產(chǎn)品包括CATIA、SIMULIA和DELMIA。
|
|
PTC
|
提供數(shù)位分身和物聯(lián)網(wǎng)解決方案，如ThingWorx平臺(tái)。
|
|
Ansys
|
工程模擬軟體公司，用於建立和模擬虛擬模型，包括數(shù)位分身。
|
|
Microsoft
|
提供Azure數(shù)位分身服務(wù)，用於建立、運(yùn)行和管理數(shù)位分身模型。
|
|
Siemens Digital Industries Software
|
Siemens子公司，專注於工業(yè)軟體和數(shù)位分身解決方案。
|
|
Autodesk
|
3D設(shè)計(jì)和工程軟體公司，提供數(shù)位分身工具，用於建模和模擬建築、製造和基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。
|
|
Bentley Systems
|
專注於基礎(chǔ)設(shè)施工程軟體，提供數(shù)位分身和基礎(chǔ)設(shè)施管理解決方案。
|
數(shù)位分身挑戰(zhàn)
數(shù)位分身技術(shù)在不斷發(fā)展，但同時(shí)也面臨著一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能影響其應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。
● 資料隱私和安全性：建立數(shù)位分身需要大量數(shù)據(jù)，包括敏感訊息。保護(hù)這些數(shù)據(jù)的隱私和安全性是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，特別是當(dāng)這些數(shù)據(jù)來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或感測(cè)器時(shí)。
● 數(shù)據(jù)整合：整合來(lái)自多個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù)，並確保數(shù)位分身模型的完整性和準(zhǔn)確性是重要挑戰(zhàn)。不同數(shù)據(jù)格式、標(biāo)準(zhǔn)和源頭之間的互操作性問(wèn)題需要解決。
● 模型精確性：建立高度準(zhǔn)確的數(shù)位分身模型是困難的，因?yàn)樾枰紤]許多變數(shù)和不確定性。模型的準(zhǔn)確性可能導(dǎo)致不正確的決策。
● 即時(shí)性：對(duì)於某些應(yīng)用，即時(shí)性是至關(guān)重要的。為了實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)控和反饋，需要具有低延遲的系統(tǒng)和快速的數(shù)據(jù)處理能力。
● 成本：建立和維護(hù)數(shù)位分身模型可能需要大量資源，包括硬體、軟體和專業(yè)技術(shù)人才。這可能限制了中小型企業(yè)的參與。
● 法律和法規(guī)：數(shù)位分身可能受到各種法律和法規(guī)的約束，尤其是在涉及敏感數(shù)據(jù)或特定行業(yè)的情況下。需要確保遵守相關(guān)法律法規(guī)。
● 數(shù)據(jù)倫理：使用大量數(shù)據(jù)來(lái)建立數(shù)位分身可能引發(fā)數(shù)據(jù)倫理問(wèn)題，包括數(shù)據(jù)濫用、偏見(jiàn)和歧視等問(wèn)題。
● 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致互操作性問(wèn)題，限制了不同系統(tǒng)和平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)整合。
● 組織變革：數(shù)位分身可能需要組織在文化和運(yùn)作方式方面的變革，這可能會(huì)面臨內(nèi)部阻力和困難。
● 可持續(xù)性：數(shù)位分身需要大量計(jì)算資源，這可能對(duì)能源效率和環(huán)境影響造成一定壓力。因此，可持續(xù)性考慮也是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。
結(jié)語(yǔ)
| 圖二 : 數(shù)位分身的應(yīng)用非常廣泛，包括智慧城市規(guī)劃等。 |
|
數(shù)位分身可以視為數(shù)位轉(zhuǎn)型的一個(gè)具體技術(shù)和工具，有助於實(shí)現(xiàn)數(shù)位轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。它們相輔相成，一起推動(dòng)組織更好地適應(yīng)數(shù)位時(shí)代的需求並實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
透過(guò)數(shù)位分身這種革命性的數(shù)位技術(shù)，可以建立虛擬模型來(lái)更好地理解、監(jiān)控、分析和優(yōu)化現(xiàn)實(shí)世界中的事物和過(guò)程。這對(duì)於提高效率、減少風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省資源和改善決策制定都具有重要價(jià)值。雖然數(shù)位分身在許多領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力，但它面臨著多種技術(shù)上的挑戰(zhàn)，需要不斷的努力來(lái)解決這些問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)其全面的成功應(yīng)用。
