數位孪生通过物理世界和數位世界之间持续的数据交换发挥作用。感測器和 IoT 裝置收集實體物件或流程的即時資料，是數位孪生的重要資訊來源。其他資訊來源包括但不限於資產文件 (例如工程圖紙、設備手冊、作業指示、SOP)、商業網路資訊交換 (例如 追蹤 備用零件、替換設備、現場服務的到達)、地理資訊系統、維護記錄系統、財務記錄系統等等。數位孪生處理這些資訊、應用分析或模擬模型，並提供可用於最佳化實體對應物的效能，以及直接或間接支援實體物件、業務流程或系統的團隊效能的洞察力。在數位孪生旅程中，雙向關係創造了一個回饋迴圈，物理實體為數位模型提供資訊，而數位模型則透過人類行動的直接或間接方式，協助改善物理實體。透過可信賴的資訊、自主的資訊，以及無處不在的人工智慧 (AI) 和安全性，可在整個過程中產生商業價值。建立數位孪生系統的過程應該與組織的資訊管理過程同步進行。數位孪生的核心组件通常包括實體資產或流程：被複製的真實世界物件或系統 感測器與連線：從實體收集資料的裝置 資料儲存與處理：管理和分析所收集資訊的系統 可視化和介面：分析與人工智慧：將資料轉化為可執行的洞察力與預測的能力 上述第三至第五項為資訊管理軟體技術領域不可或缺的部分。

概述

數位孪生是實體物件、資產、業務流程或系統的數位表示，可作為即時的數位對應物。它利用來自感測器、物聯網裝置和各種資訊來源的資料，建立一個全面的模型，以反映其物理孪生兄弟的行為、特性和狀態。數位孪生不僅能讓組織監控、分析和優化機器效能，還能讓組織監控、分析和優化直接或間接支援這些機器、業務流程和整體系統的人類行為。

數位孖寶

數位孪生的演进

數位孪生的概念起源於 2000 年代早期，由密西根大学的 Michael Grieves 博士提出。數位孪生最初应用于制造和产品生命周期管理，后来扩展到各行各业，从能源和资源到医疗保健和智慧城市。資訊管理、物聯網、雲端運算、人工智慧、資料分析和網路安全等關鍵技術的進步，加速了在設備或設施層級擴展數位孪生及其專業化的能力。

數位姊妹如何運作？

數位姊妹透過實體世界與數位世界之間持續的資料交換來運作。感測器和 IoT 裝置收集實體物件或流程的即時資料，是數位孪生的重要資訊來源。其他資訊來源包括但不限於資產文件 (例如工程圖紙、設備手冊、作業指示、SOP)、商業網路資訊交換 (例如追蹤備用零件、替換設備、現場服務的到達)、地理資訊系統、維護記錄系統、財務記錄系統等等。數位孪生處理這些資訊、應用分析或模擬模型，並提供可用於最佳化實體對應物的效能，以及直接或間接支援實體物件、業務流程或系統的團隊效能的洞察力。在數位孪生旅程中，雙向關係創造了一個回饋迴圈，物理實體為數位模型提供資訊，而數位模型則透過人類行動的直接或間接方式，協助改善物理實體。透過可信賴的資訊、自主的資訊，以及無處不在的人工智慧 (AI) 和安全性，可在整個過程中產生商業價值。建立數位孪生系統的過程應該與組織的資訊管理過程同步進行。

標題為「數位孪生如何運作」的圖表顯示實體資產與數位孪生之間的流程。風力渦輪機和工廠代表實體資產，並透過箭頭連接到「感測器與連接」圖示。箭頭指向包含三個元件的中央「數位姊妹」區塊：資料儲存與處理、分析與人工智慧，以及可視化與介面。然後，箭頭指向標示為「洞察、優化、行動」的圓圈，再連回實體資產，形成回饋迴圈。環繞洞察力圓圈的是工程文件、地理資訊系統、維護系統、商業網路和財務系統的圖示。

數位孪生的核心组件通常包括：

實體資產或流程：被複製的真實世界物件或系統
感測器和連接性：從實體收集資料的裝置
資料儲存與處理：管理和分析所收集資訊的系統
可視化與介面：呈現洞察力並與數位孪生體進行互動的工具
分析與人工智慧：將資料轉化為可行的洞察力與預測的能力

上述第三至第五個元件是資訊管理軟體技術領域不可或缺的部分。

不同類型的數位孪生技術

數位孪生的複雜性和应用各不相同，有几个不同的类别服务于不同的目的：

零件級數位孪生

也稱為離散數位孪生，主要針對大型系統中的個別元件或零件。它們擷取特定零件的運作、效能指標及特性的相關資訊。零件層級的雙胞胎在製造和產品設計方面特別有價值，因為了解個別零件的行為非常重要。例如，渦輪葉片的數位孪生可以幫助工程師分析其在各種條件下的性能，而無需進行實體測試，在優化設計的同時節省時間和資源。

資產層級數位孪生

資產層級孪生結合了多個零件層級孪生，以提供整個資產的整體檢視，例如機器、車輛或建築。它們可協助組織瞭解不同元件如何互動並影響整體績效。這些雙胞胎對於全面的資產管理至關重要，可根據實際使用模式而非預設的時間間隔進行預測性的維護排程。例如，風力渦輪機的資產級數位孪生可整合所有元件的資料，以最佳化能源生產並減少停機時間。

系統層級數位孪生

系統層級的 twins 代表整個系統或相互連結的資產網路，例如工廠樓層、工業廠房、電網或運輸網路。它們建模多種資產及其環境之間複雜的互動關係，提供對整個系統效能的洞察力，並找出最佳化的機會。這些雙胞胎正越來越多地被應用在人類與醫療保健、財務管理和客戶體驗相關的使用案例中，創造出反映個人行為和需求的個人化模型。

企業級數位孪生

企業層級的孪生系統可連結系統層級的孪生系統，提供企業營運的全面檢視。他們專注於監控和優化高階業務活動和成果，整合來自不同部門和流程的資料。Enterprise twins 可在實施前模擬變更的潛在影響，降低風險並改善資源分配，協助領導團隊做出明智的策略性決策。

流程層級的數位孪生

流程層級的雙胞胎建模端對端業務流程和工作流程，著重於相關的企業應用程式，以建立完整的流程模型。這些雙胞胎可讓組織監控並優化跨企業和跨產業系統的流程，例如供應鏈管理、客戶體驗和財務營運。透過模擬流程變更及其潛在影響，組織可以找出低效率的地方，並有信心地實施改善。

產品數位孪生的三個面向

產品數位孪生通常包含三個關鍵維度，可提供對產品整個生命週期的全面瞭解：

物理尺寸

物理尺寸代表產品的材料特性、幾何形狀和結構。它捕捉了產品的有形方面，包括其組件、連接和物理特性。這個層面是數位孪生的基礎，提供其他層面所依據的基本架構。3D 掃描、攝影測量和電腦輔助設計 (CAD) 等先進技術可用於建立精確的實物模型，作為模擬和測試的基礎。

行為層面

行為維度模擬產品在各種條件下的功能和表現。它包括操作參數、性能指標和反應特性，這些參數、指標和特性定義了產品在真實環境中的表現。這個層面讓組織能夠模擬產品在不同環境和使用模式下的效能，在實體產品出現問題之前就找出潛在的問題。行為層面通常會結合物理建模、數學演算法和歷史效能資料，以預測未來行為。

情境維度

情境維度包含產品的環境、使用者互動，以及影響產品運作的外部因素。它考慮的因素包括使用模式、環境條件、法規要求以及影響產品性能和生命週期的市場趨勢。這個層面提供了重要的背景，讓我們了解產品在現實世界中如何運作，以及外部因素如何影響產品的效能和壽命。情境資訊有助於組織就產品改進、維護時間表和退役時間做出更明智的決策。

什麼是供應鏈數位孪生？

供應鏈數位孪生是一個詳細的模擬模型，它複製了一個組織的整個供應鏈生態系統，從原材料採購到最終的產品交付。它整合了供應鏈中每個步驟的即時資料，包括供應商資訊、庫存水位、生產排程、運輸物流和需求模式。透過建立全面的供應鏈虛擬複製品，組織可以前所未有的精確度來視覺化、監控和優化其營運。供應鏈數位孪生使組織能夠

預測潛在的干擾，並制定應變計畫。
優化多個地點的庫存水平。
模擬不同的情境，找出最有效率的物流策略。
在整個供應鏈中減少浪費，提高可持續性。
提高整個網路的透明度和可追蹤性。
透過分享洞察力，改善與供應商和合作夥伴的合作。

根據 IDC 的資料，到 2023 年，將有 30% 的製造商透過即時訊號轉發器資料增強其車間數位孪生系統，進而減少 80% 車間與倉儲區域的物流瓶頸。供應鏈數位孪生與 B2B 協作網路平台的整合可支援生態系統，使其具備敏捷性、控制力和彈性，同時提供數位連線以協調跨網路的實體活動。

其他類型的數位孪生及其價值

除了常見的種類外，專門的數位孪生也正在出現，以滿足特定的產業需求，並創造獨特的價值：

工業數位孪生

工業數位孪生是實體工業系統的虛擬複製品，例如機械、生產線或整個設施。它們整合來自感測器、物聯網裝置和作業系統的即時資料，以反映實體資產的行為、效能和狀況。在製造、能源和其他工業設施等產業中使用，數位轉換器可實現預測性維護、流程最佳化和情境模擬，進而提高效率並降低成本。透過運用 AI、機器學習和分析，它們可提供可行的洞察力、加強決策並支援創新，同時將停機時間和實體環境中的風險降至最低。

客戶數位双胞胎

客戶數位孪生建模個別客戶的行為、偏好和互動，以建立個人化的體驗和產品。這些雙胞胎會分析歷史資料、當前行為和預測模型，以預測客戶需求並最佳化接觸策略。金融機構越來越多地使用客戶數位孪生來建模偏好和行為模式，讓他們能更有針對性地客製化產品和服務。根據一些估計，人類數位孪生可在短短兩週內建立，並可大幅提升客戶滿意度和忠誠度，同時增加營收機會。

智慧城市數位孪生

智慧城市孪生系统整合了来自各种城市系统的数据--交通、能源、水、废物管理和公共服务--以创建城市环境的综合模型。這些雙胞胎有助於城市規劃者和管理者優化資源分配、改善服務提供，並提高居民的生活品質。它們可以模擬新基礎建設專案、政策變更或緊急情況的影響，為決策者提供寶貴的洞察力。舉例來說，數位姊妹已被用來建模交通模式，並最佳化訊號配時，減少都市區的交通壅塞與廢氣排放。

醫療照護數位孪生

醫療照護雙胞胎模擬病患的生理狀況、治療反應和醫療照護系統，以改善病患的療效和運作效率。針對特定病患的數位孪生可以模擬個人對不同治療的反應，從而實現個人化的醫療方法。在系統層級，醫療照護雙胞胎可以優化醫院運作、資源分配和照護途徑。這些雙胞胎在慢性疾病管理、手術規劃和醫療設備開發方面特別有價值，它們可以透過精確的模擬來降低風險並改善結果。

重新想像的數位雙胞胎：OpenText 方法

OpenText 位於連線生態系統和雲端網路的中心，重新想像數位姊妹。在組織採用雲端、安全性和人工智慧時，我們扮演著重要的角色，這些都是建立和管理數位孪生的關鍵技術。我們的數位孪生框架包含關鍵資訊管理元件，可作為數位結構中的橫向線路，在機器、流程和系統的整個生命週期中，建立可信賴、自主且安全的數位表示。以下是 OpenText 提供的部分解決方案：

內容管理解決方案

OpenText™ Content Cloud 可管理與資產相關的重要文件，包括設備手冊、產品資料表、安全手冊、工單和安裝影像。這可確保所有與實體資產相關的文件在整個資產生命週期中都能妥善組織、存取和維護，並為數位孪生提供重要的情境。

AI 內容管理

OpenText™ Content Aviator 支援與 AI 內容管理合作，並可作為智慧型 AI 助理，快速找到資產文件中問題的答案。此功能可大幅提升資訊檢索的速度與精確度，讓專案、工程、營運及維護團隊無需大量的手動搜尋，即可存取數位孪生所代表資產的重要資訊。

供應鏈自動化

OpenText™ Business Network Cloud 可在資產所有者、製造商和現場服務供應商之間安全地分享機器感測器和 B2B 資料交換。任何人都不應該拿起電話、發送電子郵件或尋找追蹤號碼，以確定重要零件或服務預計何時到達。數位姊妹能完整且無摩擦地洞察與實體資產相關的 B2B 交易資訊。這有助於供應鏈自動化，並有助於在故障發生前預測故障，提升數位孪生跨越組織邊界的預測能力。

AI 用於供應鏈

OpenText™ Business Network Aviator 以生成式 AI 為供應鏈提供洞察力，扮演虛擬顧問的角色，快速取得備件、替換品或服務何時到達的資訊。它還可以顯示其他影響機械的供應商交易資訊，改善數位孪生所代表的供應鏈的回應能力和彈性。

分析解決方案

OpenText™ Analytics Cloud 可豐富資產文件、分析資產影像中的危險狀況、為預測性維護提供大數據分析，以及更多使用案例。這些功能增強了數位孪生的分析能力，能夠深入洞察資產行為和效能模式。

用於分析的生成式 AI

OpenText™ Aviator 平台可大規模解決數位孪生分析的挑戰。此平台利用 150+ 個連接器連接各種資料來源，有助於建立數位孪生。分析平台已針對速度和擴充能力進行最佳化，可用於識別模式和預測傳統分析可能無法顯現的結果，為數位孪生實作增添顯著價值。

客戶體驗管理

OpenText™ Experience Cloud 可透過無人駕駛視訊、技術支援通話品質管理，以及分散式資產的眾包資訊，提升圍繞資產的討論。此解決方案將人類體驗層面與數位孪生連接起來，提供額外的情境以及來自使用者和操作者的洞察力。

用於客戶體驗的生成式 AI

OpenText™ Experience Aviator 透過建立量身打造的內容，告知客戶、合作夥伴或其他利害關係人有關資產績效的資訊，提升成功的溝通與經驗。此功能有助於將數位孪生洞察力轉化為可操作的通訊，以改善營運成果。

IT 作業管理

OpenText™ Observability and Service Management Cloud 提供服務管理和網路作業管理，加快設備監控、組態和解決問題的時間。此解決方案可確保支援數位孪生的 IT 基礎架構可靠、安全，並能發揮最佳效能。

用於服務管理的生成式 AI

OpenText™ Service Management Aviator 可讓使用者、服務代理和 IT 人員透過虛擬代理找到所需的答案，利用類似裝置上服務單的知識，快速解決問題。這可縮短解決時間，並改善透過數位孪生監控所發現問題的服務品質。

網路安全解決方案

OpenText™ Cybersecurity Cloud 可抵禦針對能源和資源基礎設施的複雜網路攻擊，確保數位孪生系統及其連接的系統保持安全，免受威脅。這一點尤其重要，因為數位孪生系統通常會提供存取操作技術系統的能力，而這些系統可能容易受到攻擊。

用於網路安全的生成式 AI

OpenText™ Cybersecurity Aviator 透過 AI 網路安全與敏捷的威脅偵測，提供以行為為基礎的網路威脅獵取與偵測，改善安全勢態。此解決方案有助於識別並降低可能危及數位雙胞胎完整性或其監控系統的安全風險。

DevOps 解決方案

OpenText™ DevOps Cloud 可簡化軟體的部署，強化數位孪生的建立和資產的呈現。這可確保數位孪生應用程式能有效率地開發、測試與部署，並有適當的品質控制與持續改善。

適用於 DevOps 的生成式 AI

OpenText™ DevOps Aviator 可實現更快的應用程式交付、開發和自動化軟體測試，以改善數位孪生系統的品質、可靠性和擴充性。此解決方案可加速數位孪生應用程式的開發生命週期，確保它們保持最新、穩健且符合業務需求。

資訊管理方法

OpenText 的資訊管理 (IM) 方法在數位孪生實作上，與 SAP、 Microsoft 和 Salesforce 等解決方案供應商建立產品層級的合作關係。這些整合可簡化流程、改善協作並提升資訊管理。使用 IM 系統來統合資訊孤島，對於成功實施數位孪生解決方案，在整個資產生命週期中提供最大價值至關重要。

已在使用數位孪生的機構

數位孪生技术已被各行各业所采用，以下是值得注意的采用趋势和实施情况：

製造業與工業

根據 Gartner 的資料，半數大型企業預計將在 2023 年前使用數位孪生，而三分之一的中大型企業將已實施至少一個與 COVID-19 動機用例相關的數位孪生。具體而言，在製造業中，到 2023 年，30% 的製造商將透過即時訊號轉發器資料增強其車間數位孪生系統，從而減少 80% 車間和倉儲區域的物流瓶頸。

能源與公用事業

在能源和資源領域，由於這些產業屬於資本密集型，因此數位孪生越來越重要。這些公司的廠房、財產和設備總值與員工之間的比例約為其他行業的 10 倍（每名員工擁有 2,000,000 美元的 PP&E 總值），因此這些公司正在利用數位孪生管理複雜的基礎設施。以英國的 National Underground Asset Register (NUAR) Pilot Programme 為例，有 42 位資產業主參與建立數位孪生系統，映射 150 萬公里的地下服務，估計每年的財務價值為 2.45 億英鎊。

智慧型建築

阿姆斯特丹的"The Edge" 被譽為全球最聰明的建築之一，使用近 30,000 個感應器，將使用者產生的內容輸入"資料湖" ，協助營運者管理其尖端資產。這些資料可讓運營和維護管理人員預測哪些區域需要最多的維護和資源。雖然技術先進，但英國數位建築中心 (Centre for Digital Built Britain) 的分析師指出，即使是這樣的實作，也能受惠於更好的建築資訊模型 (BIM) 整合，以更好地處理所產生的大量資料。

跨產業採用

根據估計，我們可以預期全球 65% 的製造商將透過使用數位姊妹節省 10% 的營運開支。實施數位孪生的組織通常會將維護成本降低 10-40% ，並將設備停機時間減少 35-50% 。根據 EY 最近的一份報告指出，使用精確的數位孪生模組可將維護與作業效率提升 35% 。

企業如何使用數位孪生技術

各機構正在實施數位孪生，以應對特定的業務挑戰，並以多種方式創造價值：

預測性維護與資產最佳化

數位雙胞胎可即時監控設備狀況，在故障發生前預測維護需求。此方法可減少停機時間、延長資產使用壽命，並根據實際狀況而非預設的間隔來最佳化維護排程。透過數位孪生技術實施預測性維護的公司通常會將維護成本降低 10-40% ，並將設備停機時間減少 35-50% 。

產品設計與開發

數位孪生可在無實體模型的情況下進行虛擬原型、測試和驗證，從而加速創新。此功能可縮短開發時間、降低成本，並透過廣泛的模擬改善產品品質。根據麥肯錫的研究，數位孪生技術可增加收入高達 10% ，加快上市時間高達 50% ，並將產品品質提升 25% 。

生產規劃與最佳化

數位孪生模擬製造流程，以找出瓶颈、优化工作流程并提高资源利用率。此應用程式可提高生產力、減少浪費，並增加作業敏捷性，以因應不斷變化的狀況。使用數位孪生进行生产优化的制造商通常报告效率提高了 15-20% ，浪费减少了 10-15% 。

品質控制與合規性

數位轉換器可即時監控生產流程，找出品質問題並確保符合法規要求。此功能可減少瑕疵、降低召回率，並確保生產過程中產品品質的一致性。以品質為重點的數位孪生實作已降低瑕疵率高達 25% ，同時簡化合規性文件。

客戶體驗與服務提供

數位孪生模拟客户互动和服务交付流程，以提高满意度和忠诚度。此應用程式可根據實際客戶行為，提供個人化體驗、優化服務作業，並找出改善機會。使用數位孪生技術進行客戶體驗管理的公司，其客戶滿意度評分通常會提高 10-15% ，客戶保留率也會提高。

供應鏈復原與最佳化

數位孪生模擬供應鏈情境，以找出漏洞、最佳化物流，并提升端对端能见度。此應用程式可改善庫存管理、降低運輸成本，並建立對抗干擾的彈性。實施供應鏈數位孪生的組織已報告庫存減少了 15-30% ，同時維持或改善了服務水準，並顯著增強了應對中斷的能力。

智慧型助理

數位孪生不只是人、流程和事物的數位表示。它們是虛擬的智慧型助理，人類可以與之接觸、提出問題，並期望得到可信賴且安全的回覆。例如，您上次校準是何時？您上次失敗是何時，原因為何？您的壓力等級為何？

數位孪生开发和实施的挑战

儘管數位孪生具有顯著的優點，但組織在開發和實施數位孪生時仍面臨多項挑戰：

資料品質與整合

數位孪生需要来自多个来源的高质量、一致的数据，而这些数据可能很难获取和整合，尤其是在系统分散、数据实践不一致的组织中。資料品質不佳會導致不準確的模型和不可靠的洞察力，削弱數位孪生的價值。組織必須發展健全的資料治理架構、標準化流程和整合能力，以確保數位孪生能夠準確反映實體現實。

技術複雜性和專業知識

建立和維護數位孪生需要跨領域的專業知識，包括資料科學、建模、特定領域知識和軟體開發。許多組織都在努力組建具有必要技能的團隊，或尋找具有適當能力的合作夥伴。投資於基本瞭解資訊管理的訓練計畫、建立卓越中心，以及與技術供應商建立策略夥伴關係，都有助於解決這些專業知識的缺口。

可擴充性及系統架構

隨著數位孪生的複雜性和範圍不斷增加，組織在設計可擴充的架構以處理不斷增加的資料量和計算需求時，面臨挑戰。從試用專案轉移到全企業的實施，往往需要大量的基礎架構投資和架構修改。雲端平台、模組化設計方法，以及明確的擴充策略，對於管理數位孪生實作的成長至關重要。

安全性與隱私權疑慮

數位姊妹收集並處理敏感的作業資料，一旦外洩可能會造成安全風險。組織必須實施強大的安全措施，以保護雙胞胎及其所連接的系統。此外，當數位孪生結合個人資料時（例如在客戶或醫療照護應用程式中），必須小心處理隱私權問題。全面的安全架構、定期稽核以及隱私權設計原則應整合至所有數位孪生計畫中。

投資回報理由

數位姊妹計畫通常需要龐大的前期投資，才能帶來可衡量的回報，因此要取得預算核准和利害關係人的支持，是一大挑戰。組織必須制定明確的業務案例、建立適當的衡量標準，並在實施過程的早期找出能顯示價值的速效方案。從高價值使用個案開始的分階段方法，有助於為更廣泛的數位孪生部署建立動力和支持。

文化和組織障礙

要成功導入數位孪生系統，通常需要對工作流程、決策方法和組織結構進行重大變更。對於這些變革的抗拒可能會破壞數位孪生的採用，並限制數位孪生投資所實現的價值。變革管理策略、高階主管贊助以及以使用者為中心的設計方法，對於克服這些障礙以及培養擁抱數位轉型的文化至關重要。

總結

數位孪生代表了組織如何理解、管理和優化其實體資產、流程和系統的根本性轉變。透過建立動態、資料驅動的虛擬複本，組織可獲得前所未有的洞察力、改善營運效率、降低成本，並在整個營運過程中推動創新。隨著數位孪生技術持續演進，並與人工智能、物聯網和資料分析的進步整合，其應用和價值將進一步擴大，使其成為企業尋求競爭優勢的必要能力。透過將數位孪生重新想像成跨系統和流程連接的全面資訊結構，組織可以建立可擴充的智慧型表示，大幅改善營運績效。

雖然實施數位姊妹會帶來挑戰，特別是在資料品質、專業知識和組織變革方面，但潛在的效益遠遠超過這些障礙。成功運用資訊管理技術和最佳實務來降低這些挑戰的組織，將能夠更好地適應不斷變化的環境、優化績效，並為所有利害關係人創造可持續的價值。

隨著數位孪生的成熟和普及，數位孪生不僅會成為一種競爭優勢，還會逐漸成為各行各業卓越營運的基本要求，尤其是在資產密集型產業。數位孪生之旅是一次重大的轉型，但對於願意採用這種強大方法來連接實體世界和數位世界的組織而言，它有望在效率、創新和可持續性方面帶來可觀的回報。