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精确模拟现实世界 数位分身优化真实世界体验
实时进行监控
[作者 王岫晨]   2023年09月19日 星期二 浏览人次: [2573]

数位分身(Digital Twin)是一种高度先进的虚拟模型或虚拟实体,它是现实世界中物体、系统或过程的数位映射,通常是基於数据和模拟技术所建立的。数位分身的目的在於精确地模拟现实世界中的实体或过程,以实现监控、分析、模拟和优化的目的。


数位分身的应用

创建数位分身通常需要使用多种技术和数据来建立虚拟模型,包括从感测器、物联网装置、实验室数据、3D建模工具、物理模型等源头获取数据。数位分身可以是单一实体,例如一架飞机、一部机器的虚拟映射,也可以是更大范围的系统,例如供应链、城市基础设施的模型等。


在用途和功能上,数位分身可实时监控状态和性能。这可以帮助检测异常情况,并迅速采取适当的措施。透过分析数位分身的数据,可以获得有关性能、效率和质量的宝贵洞察。数位分身也可用来模拟不同情境下的行为和效果。这对於测试新的设计、策略或变更非常有用。基於数位分身的数据和模拟结果,可以优化实体或过程的运作,以提高效率、节省资源并降低成本。


数位分身的应用非常广泛,包括工业制造、供应链管理、城市规划、建筑业、医疗保健、能源管理等。在这些领域,它可以用於监控和最隹化不同物体或系统的运作。例如在制造业中,数位分身可用於监控和预测机器设备的状态,以预防故障和提高生产效率。在城市规划中,它可以用於模拟城市交通流量和环境影响,以改善城市设施和交通管理。而数位分身也需要不断更新,以反映现实世界中的变化。这可以透过定期更新数据、校准模型或应用机器学习等方法来实现。



图一 : 数位分身的应用非常广泛,包括工业制造、供应链管理、城市规划、建筑业、医疗保健、能源管理等。
图一 : 数位分身的应用非常广泛,包括工业制造、供应链管理、城市规划、建筑业、医疗保健、能源管理等。

主要解决方案供应商

有许多企业积极叁与数位分身解决方案的研发和开发。代表性的公司包括像是西门子(Siemens)积极推动工业数位分身技术,用於制造业和基础设施管理。达梭系统(Dassault Systèmes)这家软体公司则专注於3D设计、建模和数位分身技术,解决方案包括CATIA、SIMULIA和DELMIA等。Ansys是工程模拟软体公司,产品用於建立和模拟物理世界中的虚拟模型,包括数位分身。PTC则提供了用於数位分身和物联网的解决方案,如ThingWorx平台。GE也在工业数位分身领域有自己的产品和解决方案,用於监控和优化工业设备。


另外像是IBM在物联网和数位分身领域有相当程度的叁与,提供了一系列数位分身相关的解决方案,包括物联网平台和分析工具。而微软在云端运算领域有强大的平台,并提供Azure数位分身服务,用於建立、运行和管理数位分身模型。Autodesk是知名的3D设计和工程软体公司,提供数位分身工具用於建模和模拟建筑、制造和基础设施项目。


(表一) 数位分身解决方案供应商与产品特点

厂商名称

解决方案

Siemens

德国工业自动化和数位化解决方案领域的龙头企业,积极推动工业数位分身技术。

General Electric (GE)

工业巨头,提供工业设备监控和优化的数位分身解决方案。

IBM

在物联网和数位分身领域有叁与,提供物联网平台和数据分析工具。

Dassault Systèmes

法国软体公司,专注於3D设计、建模和数位分身技术,产品包括CATIA、SIMULIA和DELMIA。

PTC

提供数位分身和物联网解决方案,如ThingWorx平台。

Ansys

工程模拟软体公司,用於建立和模拟虚拟模型,包括数位分身。

Microsoft

提供Azure数位分身服务,用於建立、运行和管理数位分身模型。

Siemens Digital Industries Software

Siemens子公司,专注於工业软体和数位分身解决方案。

Autodesk

3D设计和工程软体公司,提供数位分身工具,用於建模和模拟建筑、制造和基础设施项目。

Bentley Systems

专注於基础设施工程软体,提供数位分身和基础设施管理解决方案。


数位分身挑战

数位分身技术在不断发展,但同时也面临着一些问题和挑战,这些挑战可能影响其应用和实现。


资料隐私和安全性:建立数位分身需要大量数据,包括敏感讯息。保护这些数据的隐私和安全性是一个重大挑战,特别是当这些数据来自物联网设备或感测器时。


数据整合:整合来自多个来源的数据,并确保数位分身模型的完整性和准确性是重要挑战。不同数据格式、标准和源头之间的互操作性问题需要解决。


模型精确性:建立高度准确的数位分身模型是困难的,因为需要考虑许多变数和不确定性。模型的准确性可能导致不正确的决策。


即时性:对於某些应用,即时性是至关重要的。为了实现即时监控和反??,需要具有低延迟的系统和快速的数据处理能力。


成本:建立和维护数位分身模型可能需要大量资源,包括硬体、软体和专业技术人才。这可能限制了中小型企业的叁与。


法律和法规:数位分身可能受到各种法律和法规的约束,尤其是在涉及敏感数据或特定行业的情况下。需要确保遵守相关法律法规。


数据伦理:使用大量数据来建立数位分身可能引发数据伦理问题,包括数据滥用、偏见和歧视等问题。


技术标准:缺乏统一的技术标准可能导致互操作性问题,限制了不同系统和平台之间的数据整合。


组织变革:数位分身可能需要组织在文化和运作方式方面的变革,这可能会面临内部阻力和困难。


可持续性:数位分身需要大量计算资源,这可能对能源效率和环境影响造成一定压力。因此,可持续性考虑也是一个重要挑战。


结语


图二 : 数位分身的应用非常广泛,包括智慧城市规划等。
图二 : 数位分身的应用非常广泛,包括智慧城市规划等。

数位分身可以视为数位转型的一个具体技术和工具,有助於实现数位转型的目标。它们相辅相成,一起推动组织更好地适应数位时代的需求并实现竞争优势。


透过数位分身这种革命性的数位技术,可以建立虚拟模型来更好地理解、监控、分析和优化现实世界中的事物和过程。这对於提高效率、减少风险、节省资源和改善决策制定都具有重要价值。虽然数位分身在许多领域有巨大的应用潜力,但它面临着多种技术上的挑战,需要不断的努力来解决这些问题,以实现其全面的成功应用。


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