什麼是數位孿生(Digital Twin)? 從技術原理到實際應用全面解析
- CRM PIMQ
- 4月25日
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數位孿生（Digital Twin）的定義？
數位孿生，又被稱為「數位雙胞胎」或「虛擬分身」，是一種能夠在虛擬世界中同步模擬現實物件的技術。簡單來說，就像是把現實中的設備或系統「複製」到電腦裡，並讓它持續根據實際數據變化而更新，進行預測與優化。不論是智慧工廠中的設備運行、城市交通的動態變化，甚至氣候變遷的預測分析，數位孿生正逐步改變我們對現實世界的理解與掌握，可能讓人類生活更前瞻、可預測，在複雜世界中更從容應對未來挑戰。本文會將逐步解析數位孿生的技術及應用領域。
數位孿生的技術原理
數位孿生的運作仰賴實體與虛擬模型的即時連動。這背後結合了感測器、物聯網（IoT）、雲端運算與人工智慧（AI），讓虛擬世界可以同步感知、模擬並預測現實情況。
基本流程如下：
資料蒐集：透過感測器持續監測溫度、壓力、震動等。
資料傳輸與整合：IoT 將資料傳至雲端平台進行分析。
模型模擬：在虛擬空間中重現實體裝置的狀態。
預測與優化：AI 分析行為趨勢，進行效能調整或預警。
這種技術的成功關鍵在於資料的即時性、準確性與可視化。
數位孿生的核心系統架構
一個完整的數位孿生系統通常包含以下幾個層面：
感測層
部署在設備上的感測器與邊緣設備，用以蒐集即時數據。
資料處理與運算層
透過雲端或邊緣運算平台進行資料儲存、清洗、分析，並支援即時反饋。
模型與模擬層
建構虛擬模型，結合AI與物理模擬技術，重現實體狀態。
展示與操作層
透過儀表板、3D視覺化界面，供用戶即時監控與互動。
應用場景與代表案例
領域 | 代表案例與應用重點 |
製造業 | 華碩導入虛擬工廠模型，提升效率與穩定性 |
智慧城市 | 新加玻 Virtual Singapore 模擬都市營運，輔助災害與能源管理 |
醫療健康 | Siemens Healthineers 建構患者虛擬分身，提升個人化醫療決策 |
氣候模擬 | NVIDIA Earth-2 預測氣候變遷，Omniverse支援高度模擬。 |
延伸介紹：NVIDIA Omniverse 平台
Omniverse 是 NVIDIA 開發的即時模擬與協作平台，能讓設計師、工程師與資料科學家在同一虛擬空間中建構與同步數位孿生模型。其高擬真模擬能力廣泛應用於工廠流程、自駕車測試與氣候分析，是打造跨產業虛實整合的關鍵技術平台。
其中 Earth-2 系統也讓輝達執行長黃仁勳在2024年的演講中表示:「這將是人類史上最具野心的計畫」。
除了成功引起話題外，也展示虛實整合的技術正一步步影響著我們的生活。
數位孿生的優勢與挑戰
優勢：
提升營運效率：透過預測維修與流程模擬，降低意外停機與維修成本。
強化決策力：提供即時數據與模擬分析，協助管理者制定更精準策略。
支援遠端管理：尤其在疫情期間，數位孿生成為分散式作業的利器。
挑戰：
建置門檻較高：須整合多項新技術，導入初期成本與技術門檻高。
標準與相容性問題：不同系統與平台之間需解決整合與格式統一問題。
未來展望
隨著 5G、AI 與雲端技術普及，數位孿生已逐漸成為企業數位化的核心支柱。根據麥肯錫預測，全球數位孿生市場將在 2027 年突破 735 億美元。而在台灣，像是工研院、中鋼等企業也積極導入智慧製程平台，展現出傳產數位升級的巨大潛力。
數位孿生不只是模擬，而是一種能預測、改善與創新的數位鏡像科技，正逐步改變企業經營與生活互動的樣貌。
FAQ
Q1：數位孿生與傳統模擬有何不同？
A：數位孿生強調即時數據同步與虛實互動，傳統模擬通常是針對某個場景或假設條件進行一次性的分析。
Q2：數位孿生導入門檻高嗎？
A：導入初期確實需要整合感測器、資料系統與建模工具，具備一定技術門檻。不過企業可先從建立資料收集與整合平台著手，為後續建構虛擬模型打下基礎，降低導入風險。例如：像 IDGH 這類資料中台，即可作為前期資料治理與流程整合的起點。
Q3：哪些產業最適合導入數位孿生？
A：製造、能源、建築、醫療等都非常適用，尤其是那些需要大量設備管理與流程監控的產業。
在地服務延伸
除了 Omniverse 這類大型平台，目前台灣也有許多團隊能提供靈活且高效的數位孿生建置服務。PIMQ 智影顧問便致力於協助企業從資料收集到模型部署，一站式打造可落地的智慧平台，已成功應用於 14 種產業，協助企業實現數位治理與永續轉型。深入了解我們的案例
