讀後感:連續三年被評為全球十大科技趨勢的「數位孿生」到底是什麼?

每周一篇文章的讀書會心得報告摘要與筆記,主要段落分成:
1. 為什麼選這篇文章分享?
2. 作者為什麼要寫這篇文章?
3. 內容重點
4. 心得
原文網址:

為什麼分享這篇文章?

  • 真實世界做不到的,未來都可以透過虛擬世界展現
  • 虛擬世界的建構與運用,思考未來可能的商業模式

作者想表達甚麼?

  • 何謂「數位孿生」(Digital Twin) ?
  • 數位孿生為什麼重要?影響力包含哪些?
  • 數位孿生的應用與發展

重點內容

數位孿生(Digital Twin)
  • 資訊科技研究機構Gartner評為全球十大科技趨勢之一
  • 數位孿生並非一個全新的技術
綜合多項科技與領域,並針對不同產業的痛點所提出的應用
  • 透過虛擬世界的「雙胞胎」,顯示現實世界中的物體可能的反應、狀況或是效能等
  1. 技術層面涉及較廣泛
  2. 重視Domain know-how的情況之下,發展速度不如預期快速
  • 隨著IOT、AI、AR、VR等技術的到位,數位孿生是下一波工業4.0發展重點中的重點
  • 數位孿生的Know-how可大致分為四個流程
  1. 建立虛擬模型
  2. 建立虛實感知機制(IOT、AR、VR等)
  3. 資料分析並預測(AI)
  4. 產生策略(產品面、商業面、執行面等)
「數位孿生」和「模擬」有何不同?
「模擬」
  • 建立產品本身的數位分身,並非建立數學模型
  • 2D或3D的方式詮釋現實世界的物體、元件或是建築物等,提供相關「資訊」說明現實狀況
  1. 電腦輔助設計(CAD)軟體
  2. 建築資訊模型(BIM)
「數位孿生」
  • 物理模型和虛擬模型間具有連結性
  • 連結性是藉由即時的感知器(sensor)回傳資料
  • 透過一連串的處理、分析、判斷後,使虛擬模型能產生回饋,進而優化產品並增加價值
  • 是推動創新與產品性能的強大主因
最有才華的產品技術師,擁有最先進的監控、分析和預測能力。
數位孿生的應用,在理論上可以帶來許多優點
  • 物聯網(IOT)下一步更直接、明確的應用
  1. 物聯網的功能之一為蒐集海量的資料
  2. raw data能夠成為進一步分析與預測產品狀況的基礎
  • 降低產品開發週期,加速走向客製化、少量化的生產模式
  1. 產品能夠在實際製造之前,即進行檢測,減少生產實體模型的成本
  2. 壓縮的產品開發週期,也能夠支持客製化的生產模式。
  • 掌控產品生命週期,精準製造與測試,可提前預測課題、提早擬定對策,進而延長壽命
透過感知器將實際狀況回傳給虛擬模型,能夠提前預測產品的零件壽命等。
  • 改變商業模式
能夠銷售更多服務,而非產品本身。
航空業
  • 數位孿生最早的應用由NASA開始
  1. 航空及太空產業的安全和資本門檻很高
  2. 如何蒐集各種飛航數據、建立虛擬模型
  3. 藉由AI精準得預測飛機各元件的壽命與狀況,變成非常重要的關鍵。
  • 1970年,當阿波羅13號遇難
  1. NASA總部,透過「鏡像系統」成功將三位太空人平安帶回地球
  2. 新製造的太空設備只有在虛擬環境中經建造、測試、反饋通過後,才有可能真的被打造出來
  3. 當新的太空設備完成之後,又會以感知器即時將訊息回傳,建立出另一個數位雙胞胎。
  4. 這讓設計、開發及後期的營運維護成本都有明顯的降低
  5. 預計在不久的未來,每當新飛機要被驗收時,都還會附上一個數位孿生模型
製造業
  • 數位孿生讓製造商
  1. 在整個生產過程中建立虛擬原型
  2. 減少開發時間和成本,因為經模擬分析後提高更多效率。
  3. 在新的情境(如材料創新、產品設計創新、流程創新)之下,進行產品實驗
  4. 協助檢測替代材料或方案可否達到預期的效果,以優化供應鏈的製造流程
  • Tesla每輛車子皆有一個數位雙胞胎
根據車子所蒐集到的數據,定期提供可下載的軟體,來協助車況的修復或更新
AEC產業:建築、工程與營造產業
  • 隨著電腦影像辨識、AI技術以及感測器進步(光達、UAV、影像設備等)
  1. 從數據採集、分析到預測都可以應用在AEC產業中
  2. 例如利用現場資料,比對與BIM模型之差異,以自動監督進度
  3. 可以預測並規劃資源與運輸的分配、監督工人、優化使用設備、質量評估等。
  • 達梭系統為新加坡政府打造的「虛擬新加坡」(Virtual Singapore)
  1. 共耗資7300萬美元、耗時五年才完成
  2. 在虛擬的3D平台上,可以一覽所有城市的建築、道路、公共設施與自然環境的數據
  3. 提供了四種主要的功能:虛擬實驗、虛擬試驗台、都市規劃與決策、研究與開發
  4. 都市決策者可以事前了解不同政策與專案對都市所造成的影響。
  5. 應用面向十分廣泛,包含防災、都市規劃與設計、物流、基礎設施、環境保育、都市微氣候等

個人心得

  • 從過去單向的資訊流向,透過感測器&互聯網,變成雙向且能即時更新的資訊
  • 不是有了數位孿生模擬就不重要
  1. 模擬可以輔助數位孿生
  2. 數位孿生可能是建立在模擬之上(受限於過去的技術)
  3. 過去的模擬是靜態的,透過現在的技術達到動態即時更新
  • 未來發展的車聯網、自駕技術等,數位孿生可提早模擬未來的交通樣貌?
  • 物流業:倉儲與路徑規劃,結合即時路況掌握物流情形
  • 建廠與生產虛擬規劃:坪數、倉儲、物料、動線、稼動率、品質等參數導入,縮小與實際落差
  • 製造業:透過數位孿生掌握瓶頸工程,以及模擬如何改善更有效率
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一位在因緣際會之下,動了想去紐西蘭的念頭,卻陰錯陽差跑到澳洲打工度假的背包客。 脫離台灣世俗的期待,踏上打工度假的不歸路,第二人生正式在澳洲啟航。 如果人生很短,那青春就是短暫一瞬間,屬於你的第二人生,下一站在哪呢?還沒開始的理由,又是什麼呢? 歡迎來到我的澳洲故事館,分享我在澳洲的旅程故事。
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