Digital Twin 數位孿生是一個 Nice to Have；抑或 Must to Have 的工具？這篇報導要反應的或許不是它所顯示的趨勢數字，而是現實中怎麼看待 ……

IOT ANALYTICS

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簡而言之

根據我們的《2023-2027 年數位孿生市場報告》，數位孿生市場正在擴張，預計 2023 年至 2027 年期間的複合年成長率為 30%。
29% 的全球製造企業，已全部或部分實施其數位孿生策略。此外，與 2021 年 10 月相比，與數位孿生相關的職缺增加了 11%，而同期其他技術主題的職缺則有所減少。
報告指出了有助於推進和推廣數位孿生的八個顯著趨勢，本報導將探討其中四個。

為什麼數位孿生很重要

對於供應商：本報導中的趨勢，顯示了最終使用者如何使用數位孿生技術，實現其目標，與超大規模供應商的合作，如何幫助供應商擴大客戶群，以及他們正在採取哪些措施，來實現數位孿生技術的互通性。
對於採用者：這些趨勢深入探討了企業如何利用數位孿生技術，實現其永續發展目標，超大規模供應商與 OT/類比合作夥伴的優勢，以及為實現數位孿生技術的互通性所做的努力。

數位孿生市場概況

我們《2023-2027 年數位孿生市場報告》的數據顯示，全球 29% 的製造業已全面或部分實施其數位孿生策略，較 2020 年的 20% 顯著成長。此外，這些企業中尚未考慮實施數位孿生的企業比例，似乎已從 2020 年的 33.6% 降至 2023 年的 9%。

支持這一趨勢的是，對 SimplyHired 招聘資訊的分析顯示，對數位孿生專業知識的需求正在不斷成長。2023 年 10 月，提及「數位孿生」的招募資訊比兩年前增加了 11%，而同期大多數其他科技主題的職缺則有所下降。值得注意的是，在我們追蹤的 60 項技術相關技能中，數位孿生相關技能的增幅最為顯著。

基於這些觀察以及我們報告中的其他見解，我們目前的預測是，全球數位孿生市場在 2023 年至 2027 年期間的複合年成長率可能達到約 30%。

在這一不斷成長的市場背景下，報告指出了有助於推動數位孿生發展和應用的八大趨勢。本文將聚焦在以下四個趨勢：

佈署數位孿生，以實現永續發展目標

在複雜條件下用作虛擬感測器的數位孿生

雲端運算超大規模供應商與 OT 和模擬專家之間的合作

促進數位孿生在多層面系統中互通性的措施

在深入探討這些趨勢並提供背景資訊之前，先了解 IoT Analytics 如何定義數位孿生和數位孿生市場將大有裨益。

定義數位孿生和數位孿生市場

在我們 2023 年 3 月發表的《解碼數位孿生》的報導中，我們將數位孿生定義為一種虛擬模型，用於複製現有或潛在的現實世界資產、系統或多個系統的行為。這個定義涵蓋了數位孿生的總體概念，但我們的報告和先前的報導提出了一個 3D 長方體模型，以幫助對數位孿生進行分類，從而進行同類比較。長方體的每個軸代表數位孿生的一個維度：

生命週期階段：X 軸代表數位孿生的六個生命週期階段，從設計到退休。
層級：Y 軸代表數位孿生的五個層級，從資訊到多重系統。
用途/實施目的：Z 軸代表數位孿生的七種最常見用途，例如模擬和預測。

基於此模型，有 210 種潛在組合（5 x 6 x 7 = 210）；然而，我們的研究顯示，許多數位孿生計劃都是針對多種組合量身訂製的。

就數位孿生市場而言，我們的市場模型僅考慮數位孿生軟體的支出，並將其分為兩類：

廣義數位孿生市場－ 涵蓋所有提供數位孿生相關功能的軟體解決方案的收入，例如將資料來源整合到數位孿生中，並具有模擬、視覺化和預測功能的解決方案。
狹義數位孿生市場－ 僅考慮數位孿生專用軟體的支出，例如用於對數位孿生資料進行建模的軟體。

雖然與數位孿生相關的硬體和服務，可以增強數位孿生軟體的功能，但我們僅將其視為軟體的支援服務，因此未將其納入我們的數位孿生市場模型。即便如此，這種增強功能的能力意味著它們可以促進數位孿生市場的成長，正如以下一些趨勢所示。

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數位孿生市場趨勢

我們現在將探討四大推動數位孿生市場成長的趨勢。

趨勢 1：佈署數位孿生以實現永續發展目標

在近期約 21% 的 CEO 財報電話會議上，永續發展議題被提及，在整個 2023 年，永續發展議題始終是討論的重點。這與我們報告的分析相符，即追求永續發展目標是數位孿生市場發展的總體推動因素。

為了實現永續發展目標，許多公司正在探索數位孿生技術。由於數位孿生能夠模擬現實條件，並提供即時訊息，企業可以優化資源利用，減少碳排放，並改善供應和運輸網路。

根據凱捷研究院 2022 年數位孿生報告，57% 的企業認為，提升永續發展能力是其投資數位孿生的關鍵驅動因素之一，51% 的企業認為數位孿生，將有助於實現其企業的環境永續發展目標。

在我們的報告中，一位工業自動化供應商的前副總裁分享道：「數位化解決方案提供了應對永續發展目標所固有挑戰，所需的可視性、分析能力和洞察力。作為整體數位化規劃的一部分，數位孿生策略對於資產密集型產業而言非常重要，它需要涵蓋從設計營運到維護，和策略業務規劃的整個資產生命週期、策略和價值鏈。」流程

範例：中國綜合設施服務供應商埃頓集團，為其位於成都的一家商業中心創建了數位孿生。該數位孿生目的在幫助設施管理人員檢查、維護和維修建築資產。3D 模擬可以幫助設施管理人員視覺化、預測和優化能耗，預期效益包括降低年度能耗、用水量和減少廢棄物。

趨勢二：數位孿生在複雜條件下用作虛擬感測器

虛擬感測器可以近似地獲取，實體感測器無法取得的數據，這通常是由於實體感測器不實用、成本高或使用起來危險。如今，企業正在建立數位孿生來建模硬體，並根據其他條件計算數據。這不僅可以從複雜設備收集數據，還能使操作員追蹤設備性能，並預測維護和停機時間。

例如：在大型電機應用中，例如輸送大量氣體、油或其他化學品的房間大小的電機，操作員需要監測電機的溫度 —— 尤其是在電機功率高且反覆啟動的情況下。如果馬達在重啟過程中溫度過高，組件可能會造成嚴重損壞。遺憾的是，在馬達內部直接使用實體感測器通常不切實際，操作員必須根據馬達冷卻所需的假設時間（以及額外的安全緩衝時間）進行操作。這意味著馬達停機時間可能會超過必要時間，從而影響效率和效益。

為了解決這個問題，西門子開發了一款基於數位孿生的原型虛擬感測器。它模擬瞭如果將實體感測器安裝在馬達內，感測器將如何運作。操作員可以使用 AR 頭戴設備，看到馬達及其內部的模擬影像，並在其上疊加演示器，還能看到馬達的溫度。

趨勢三：雲端合作夥伴關係：超大規模企業與營運技術 (OT) 與模擬專家攜手合作

過去幾年，像 AWS 和 Microsoft Azure 這樣的雲端超大規模企業，推出了數位孿生平台，例如 AWS IoT TwinMaker 和 Azure Digital Twins，這些平台支援連接各種資料來源，並建立數位孿生拓撲。然而，這些公司意識到自己無法獨立提供端到端的數位孿生解決方案，因此與 OT 和模擬公司合作，為其網路增添功能。

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超大規模企業和 OT 公司

OT 公司提供工業資料管理功能，並連接數百萬個本地實體資產。透過與超大規模企業合作，OT 公司可以透過提供儲存和運算能力等典型的雲端優勢，覆蓋更廣泛的尋求數位轉型解決方案的受眾。

範例：2021 年，西門子和 AWS 宣布擴大合作夥伴關係，數位孿生技術是重點領域之一。雙方目的在加速西門子 Xcelerator 的採用，並透過 AWS IoT TwinMaker 實現新型數位孿生解決方案的普及。 AWS IoT TwinMaker 服務目的在更快、更輕鬆地建立整合多個資料來源的數位孿生。

超大規模企業和模擬公司

模擬公司擁有創建精確、高保真物理實體模型的專業知識，這些實體包括機械、建築或整個生態系統。透過與超大規模企業合作，模擬公司可以利用這些雲端服務的資料儲存和運算能力，創建更穩健、反應更快、更準確的資料孿生模型，這些模型可以擴展並無縫整合，到更廣泛的 IT 生態系統中。

範例：2023 年，Ansys 和微軟宣佈建立合作夥伴關係，以協助客戶大規模建立數位孿生模型。 Ansys 和微軟與塔塔諮詢服務公司合作，將 Ansys Twin Builder 基於物理的模擬功能，與 Azure 數位孿生和物聯網資料整合，使 Twin Builder 用戶能夠運行場景，並獲得系統行為的預測。

趨勢四：促進不同供應商系統間數位孿生互通性的舉措

各數位孿生技術提供者之間就整合標準達成一致，對於建立跨系統數位孿生至關重要。透過標準，製造商可以提供可與其他數位孿生技術和軟體結合應用於特定場景的服務。

認識到這一點，各國和產業組織已採取多項措施來滿足這項需求：

工業 4.0 平台和 CESMII

工業 4.0 平台與清潔能源智慧製造創新研究所 (CESMII) 合作，為德國和美國的製造商制訂標準，以更好地實現智慧、永續的競爭。此次合作目的在應對與工業 4.0 和智慧製造相關的類似挑戰。

DTC 數位孿生互通性框架

由產學研和政府專家組成的合作夥伴關係 —— 數位孿生聯盟 (DTC) 發布了數位孿生系統互通性框架，目的在「統一一個由高價值、多供應商服務組成的新興生態系統，使其能夠無縫地『接入』一個多維、可互通的系統體系」。

DTC 與工業數位孿生協會 (IDTA) 合作

DTC 和工業數位孿生協會 (IDTA) 宣布了一項聯絡協議，目的在就標準化要求開展合作，透過討論實現互通性，協調橫向領域的工作，並在開源專案、貢獻和參考實現方面開展合作。

DTC 與 OPC 基金會合作

DTC 和 OPC 基金會宣布了一項聯絡協議，目的在「加速數位孿生賦能技術的開發和應用」，推廣互通性標準和流程，以推動數位孿生在多個行業製造業中的應用。

數位孿生供應商的考量

基於本報導討論的研究結果，數位孿生供應商應自問以下三個問題：
1. 永續發展目標：鑑於對永續發展的重視，以及數位孿生在實現永續發展中的作用，我們企業的數位孿生解決方案，是否能夠很好地支持永續發展目標？我們是否需要開發新功能？
2. 互通性：我們的數位孿生解決方案，目前是否設計為與其他系統和技術（尤其是來自不同供應商的系統和技術）互通？
3. 產品開發：我們的產品開發路線圖與報告中強調的新興趨勢（尤其是在最終用戶和技術進步方面）的契合度如何？
採用者的考量

基於本報導討論的研究結果，採用者應自問以下三個問題：
1. 基礎設施準備就緒：我們是否已具備必要的基礎設施和資源，來支援數位孿生的佈署和有效使用？如果沒有，需要哪些投資？
2. 資料整合：我們目前的資料來源，和系統與數位孿生技術的相容性如何，尤其是在感測器資料（包括實體資料和虛擬/軟體資料）方面？
3. 互通性問題：由於我們在整個營運過程中，使用多種軟體解決方案，數位孿生技術與我們現有系統之間的互通性有多重要？