工業 4.0 中的數位分身

在新興的工業 4.0 時代，數位分身的概念扮演著重要角色，從根本上改變了我們理解產業和流程的方式。數位分身不僅僅是實體物件的簡單虛擬呈現，而是一個活靈活現且不斷進化的實體，在數位世界中，它幾乎能準確反映其真實對應物的行為，並且可以回復至實體物件。

數位分身的基本概念是在資料與數位環境之間搭建一座橋樑。想像一下，您可以精確複製工業機器或工廠，不僅可以重現其外觀，還可以準確模仿每個互動、運動和效能參數。此數位複本可透過接收來自感知器、物聯網裝置和其他來源的資料而即時更新，並將這些資料饋送至數位分身，讓它盡可能準確反映真實物件的行為。

各產業都受益於數位分身的優點。例如，在製造業中，數位分身有助於優化生產流程和改善品質。藉由模擬不同的作業條件並預測潛在問題，製造商可以及早採取行動，將非計畫性停機時間降至最低，並將產量最大化。

數位分身也為預測性維護領域開闢了新的可能性。透過連續接收來自真實物件的資料，它可以偵測指出即將發生的瑕疵或問題的模式。這使得公司能夠在在實際發生故障之前，有針對性地進行維護工作。以下我們列出了使用數位分身的一些產業。

製造：透過模擬生產過程，數位分身可讓機器作業最佳化並預測瓶頸，進而提高效率。這只是模擬提供的眾多可能性之一，如果需要的話，數位分身（AAS / 管理殼層）還能將模擬結果直接傳輸到實體世界。

醫療：數位分身透過建立精確的器官模型和生物系統模型來開發個人化的治療計畫，徹底改變了個體醫療。例如，就個別癌症治療而言，測試和製造程序非常複雜，無法以固定速率看待之

能源：在能源產業，數位分身可以監控能源消耗、提高工廠效率，並優化基礎架構維護。

運輸：透過準確預測維護需求，數位分身可將車輛停機時間降至最低，並提高運輸可靠性。

建築：從規劃到完工，數位分身都伴隨著營建專案，提供施工進度的即時資訊並減少成本超支和時間逾時。數位分身在建築業中展現眾多其他優勢，像是透過整合感知器、物聯網裝置等各種資料來源，可精準即時監控施工進度，如此一來決策者就能深入瞭解目前的狀態，進而更有效地規劃和管理建築專案。透過不斷收集和分析資料，可以及早發現潛在的瓶頸或延遲，並採取適當行動來滿足時程，這不僅有助於提高專案透明度，還可以大幅降低成本和逾時。

此外，數位分身還能在實際施工開始之前進行模擬和虛擬測試。建築師、工程師和施工規劃人員可以使用數位分身來研究不同的情境，以找到最佳解決方案，並事先察覺潛在問題。這不僅能降低錯誤和重做的風險，還可以更有效地規劃和運用資源。

數位分身在拆除領域也非常實用。數位分身可建立要拆除的結構和基礎架構的數位影像，讓您能夠精確規劃和執行拆除程序。使用 3D 模型和模擬技術，可以識別潛在的風險和挑戰，以確保安全且有效率的拆除。

數位分身的應用可能性豐富多元，範圍從優化生產程序到醫療服務革新皆涵蓋在內。在每個領域中，數位分身都能提供深入見解、準確預測，以及有效因應瞬息萬變環境的能力。數位分身的應用未來將會繼續擴大，因為此時發展尚未成熟，新的見解正在不斷產生。

數位分身的另一個層面是能夠以虛擬方式探索和實驗。工程師可以在實際生產之前，使用數位分身來測試其各項替代設計，這不僅節省時間，也節省資源。在複雜的工業廠房中，數位分身還可以充當「沙箱」，在新的構想和創新技術實現之前，先在安全的虛擬化環境中進行測試。

這可讓您調整各種參數，以優化效能、效率或安全性。此外，數位分身還可以預測和分析複雜的互動與行為，找出潛在的弱點或改進機會。透過在 CAD/CAE 環境中使用數位分身進行測試，組織可以更快、更高效地進行迭代和調整，進而節省時間和金錢。

虛擬研究和數位實驗的能力是數位分身成功的關鍵因素。

數位分身的基礎深植於人工智慧 (AI) 和機器學習的發展，透過整合多種 AI 演算法，數位分身不僅可以處理過去的資料，而且能以標準化的形式（包括中繼資料和語義）處理，以便用它來預測未來的情境。這種「假設」情境可協助公司改善決策，靈活因應瞬息萬變的環境。

然而，如何實作有效的數位分身是一項巨大挑戰。資料的整合、驗證和安全性，對於確保準確可靠的數位分身至關重要。此外，數位分身的建立與維護需要不同領域之間密切合作，包括工程師、資料科學家、軟體開發人員和產業專業人士。在企業組織範圍之外共用資料的需求正在不斷增加，Gaia-X、Catana-X 和 Manufacturing-X 等資料平台將構成此類平台的架構，其中 AAS/VWS/DT 等標準化的資料格式則是技術前提之一。

整體而言，數位分身是技術進步與產業發展彼此融合的典型範例，它融合了虛擬和實體的實況，為產業提供更高的效率、更優異的品質和更敏捷的適應能力。

雖然數位分身目前已有重大改變，但隨著企業不斷探索和擴大其用途和應用機會，未來仍充滿潛力。在資料成為創新動力的時代，數位分身是一項突破性技術，正在改變我們生產、開發和最佳化的方式。

數位分身的發展還有很長一段路要走，隨著我們進一步突破技術壁壘，其未來應用前景既令人著迷又豐富多元，我們在開發和實作數位分身過程中採取的每個步驟，都將帶來提高效率、品質和創新的新機會。