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進擊的物聯網》數位雙胞胎「智慧化」亞洲城市

【文/胡林 圖片提供/達志影像】

  相較於人工智慧(Artificial Intelligence, AI)與區塊鏈(BlockChain)這些耳熟能詳的熱門新科技,「數位雙胞胎」(Digital Twin)技術雖然日漸引起企業領導人的注意,但在主流圈裡仍較不為人所知。數位雙胞胎整合機器學習(Machine Learning)、人工智慧及軟體分析等技術。它有助於打造實體資產、系統與流程的「數位複刻版」。這項從2002年以來就陸續被運用的技術,在物聯網(Internet of Things, IoT)的協助下如虎添翼。數位雙胞胎技術已被證明有助於為工業製造提供更好且更具成本效益的解決方案,而目前數位雙胞胎技術甚至已經廣泛應用於飛機和渦輪機的設計及維修。隨著數位雙胞胎技術的應用日漸普及,市場研究未來公司(Market Research Future)預估,數位雙胞胎的全球市場規模到2023年將成長至150億美元,2017年至2023年的年均複合成長率(Compound Annual Growth Rate, CAGR)甚至高達37%。

軟體鏡子預防錯誤

  從本質上來看,數位雙胞胎是實體世界的軟體鏡子,透過真實世界的雙胞胎蒐集資料,提供給軟體世界中的虛擬雙胞胎,企業就可根據數據進行分析、預測,甚至透過預防方式介入,以防患未然。數位雙胞胎高度依賴感測器蒐集大量資料,因此與物聯網的發展息息相關。事實上,在已使用物聯網解決方案的企業中,有48%在2018年底前正在使用或計劃使用數位雙胞胎技術。數位雙胞胎為各行各業帶來許多好處,隨著企業或機構組織得到更多的資料和更先進的分析工具,這項技術只會越來越普及。估計到2021年美國將會有50%的大型工業公司使用數位雙胞胎,效率更可提高10%。

 近年來,數位雙胞胎的用戶多應用於製造與物流業等領域,由於這些產業使用複雜零件或高度整合的供應鏈,數位雙胞胎提供的生產能見度格外實用。這項技術提供一種模式,使員工能即時監控和分析效能,還可找出有問題區域,發現低效率部門以及實施解決方案。

  不過,為企業帶來財務好處,才是說服企業領袖在其組織使用數位雙胞胎的最佳誘因。這種模擬軟體透過預測性分析,能為企業帶來財務利益。市場情報業者Aberdeen公司表示,82%的企業在過去3年中都曾經歷過意外停工,每次事故的成本高達每小時26萬美元。透過數位雙胞胎,可以使員工了解流程何時發生變化,來降低業務停擺的可能性,甚至進行預防性介入,以確保營運不受影響。舉例來說,即使數位雙胞胎僅應用於生產線的一小部分,但假如該零件的故障將導致整條生產線停止,那麼透過數位雙胞胎技術就能為企業節省龐大金錢。

救成本更救命

  數位雙胞胎的應用情境相當多,例如:協助餐飲公司監控冷藏和食品品質。資料分析供應商Teradata的科技長布羅柏斯特(Stephen Brobst)更表示,數位雙胞胎的技術正變得越來越複雜,例如:在農業方面,數位雙胞胎可以告訴農民最佳的種植、施肥和收割農作時間;在醫療保健產業,可以透過感測器取得人體資料,可以事先預測手術結果,甚至預測哪些人會生病。

    營建和製造業是工安事故發生率最高的產業,也是最需要數位雙胞胎的產業,透過預測何時可能發生故障,企業可以找出危險情況並以更有效方式優先考慮員工安全。雖然安全問題通常出人意表,但透過事先發現問題,企業可以在員工受到傷害之前介入。這項技術不僅可為公司節省成本,甚至可以挽救生命。

物聯網則發揮了相輔相成的作用,它讓家用電器、城市基礎設施和許多其他物體連線,所產生的資料為數位雙胞胎的解決方案帶來巨大的助益。事實上,近年來開發商、建築師和政府都意識到數位雙胞胎對城市規劃和城市基礎設施可能產生的影響。在英國倫敦,工程師打造一座橋樑的數位雙胞胎,並為其提供來自許多感測器的即時資料,他們相信,這樣做有助於監控其狀況並採取預防措施,在問題發生前對其進行處理。

真實城市複刻版

  這項應用也逐漸在亞洲蔚為風潮,新加坡、印度、馬來西亞和泰國都在探索數位雙胞胎如何以某種形式幫助改善城市居民的生活。不久前印度宣佈,在福斯特建築事務所(Foster + Partners)和盛裕控股集團(Surbana Jurong)的協助下,正在安得拉邦(Andhra Pradesh)開發一個新的智慧城市-阿瑪拉瓦提(Amaravati)。印度政府將與軟體供應商合作開發數位雙胞胎,以更妥善運營和管理這座安得拉邦的新首府,這項斥資65億美元的計畫,可視為將數位雙胞胎納入印度其他大城的未來鋪路,以解決接踵而來的問題。

  另一方面,新加坡斥資7,300萬美元,為這座城市打造了一個逼真且資料豐富的複刻版,這個名為「虛擬新加坡」(Virtual Singapore)的數位雙胞胎,將透過模擬其對該城市的影響,協助開發商更妥善規劃未來的工程。「虛擬新加坡」還將促進該市不同辦事處之間的合作,例如:「陸路交通管理局」想要趁鎮議會修建花園時建造一個坡道,這2個機構可以共同模擬每個建議的影響,並打造對居民最有用的東西。

  究竟數位雙胞胎是如何協助建立智慧城市?布羅柏斯特解釋說:「智慧城市是物聯網和數位雙胞胎合作的一個龐大項目,因為基本上必須得要模擬交通模式、能源消耗及汙染統計等,在現實中可以看到,數位雙胞胎已經被利用做出越來越複雜的預測。」的確,現代城市擁有許多感測器,而這些感測器能蒐集關於城市本身、它的基礎設施,以及居民的品味、偏好、選擇和習慣等重要資訊。透過建立數位雙胞胎有助於城市規劃者繪製藍圖,以準確顯示每個建築區塊的運作方式,無論是街道、橋樑或是火車站,這些數據將清晰且即時地呈現出來。這有助於了解某些基礎設施何時處於壓力之下,或是某些道路的交通在早上和晚上都很糟糕,最終可能發現原因是商業重度開發,城市規劃者就能得知原來當地需要更多人行道、橋樑和通道。數位雙胞胎將成為未來智慧城市的基礎,這項技術有助於充分利用遍布城市的物聯網設備,並使城市規劃者能夠預先滿足居民的需求。

【完整內容請見《能力雜誌》2019年2月號,非經同意不得轉載、刊登】


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