數字孿生的概念已經存在了相當長一段時間，然而隨著其主要推動因素——數據分析和物聯網——逐漸成熟，數字孿生應用最終開始在制造業之外使用。隨著企業越來越多地利用虛擬副本的力量，這一趨勢是顯而易見的，唯一還不清楚的是數字孿生在實踐中是如何運作的。

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物聯網驅動的數字孿生

數字孿生是物理對象的精確復制品， Gartner將其定義為“現實世界實體或系統的數字表示”。

通過不斷整合最新信息，數字孿生技術可以帶來最大的價值。與虛擬原型類似，它在數字世界和物理世界之間建立聯系，但這種聯系會不斷更新，以反映當前的存在狀況。

通過實時從智能資產中捕獲數據并將其轉化為見解，數字孿生有助于防止故障并找到解決方案，從而有助于制定有效的業務策略。在業務環境中，這意味著減少停機時間、降低生產和維護成本、增強客戶服務并縮短上市時間。

通過連續數據饋送的平穩集成，數字孿生可以為企業提供其產品和流程的最新視圖，從而使企業能夠主動、有預見性且具有成本效益。為了實現這些好處，虛擬仿真需要數據，而智能物聯網傳感器實時地將數據傳送給它們。

物聯網使組織可以訪問有關物理世界的信息，而數字孿生可以利用這些信息，并對其進行分析、優化和測試。數字線程將這兩種技術結合在一起——連續、無縫的數據流使資產的整個生命周期具有可追溯性。

Orbis Research稱，到2022年，預計75%的物聯網平臺將包含某種形式的數字孿生。

數字孿生技術降低了物聯網生態系統的復雜性，因為它們集成了由智能傳感器(如智能照明、攝像頭、恒溫器、電表)收集的大量數據集，并將它們映射到更易于分析、測量和理解的虛擬副本中。該技術的采用速度正在加快，目前的研究也證實了這一點。根據Gartner的報告顯示，到2022年，超過2/3已實施物聯網的企業將在生產流程中至少部署一項數字孿生，或計劃在一年內部署數字孿生，預計效率將提高10%。Markets and Markets預測，到2025年，數字孿生市場預計將增長到358億美元，自2019年以來復合年增長率為37.8%。

物聯網數字孿生用例

直至最近，諸如制造和產品設計等以工程為導向的重資產行業一直是數字孿生技術的主要受益者。然而，隨著諸如物聯網、AI和云計算等支持技術的可用性不斷提高，數字孿生的新應用正在其他垂直行業中出現。

1. 汽車

盡管汽車公司仍在努力使自動駕駛技術在商業上可行，但它們中的大多數已經采用了物聯網驅動的數字孿生技術，以從裝有傳感器的汽車中獲取行為和操作數據。汽車工程師可以創建車輛的數字模型，以識別出設計中可能出現的錯誤，并在實際生產之前對汽車的安全性、效率和創新進行改進。

引領這一創新的是特斯拉，該公司創建了每種車型的數字孿生，但其他制造商也在緊跟其后。例如，日產正在利用實時虛擬副本查明電池漏液的原因、減少地盤體積、優化車輛空間存儲等。同樣，梅賽德斯的工廠使用數字模型來模擬整個生產流程，以提高效率和靈活性，從而能夠更快地響應客戶需求。

數字孿生在汽車領域的另一個有趣應用是賽車運動，虛擬模擬器完美地模擬了賽道體驗，從而為工程師提供有關車輛設計和空氣動力學的深入見解。這些見解可以提高駕駛員的安全性，并為觀眾帶來激動人心的體育盛宴。

2. 制造業

制造業是數字孿生技術最先進的應用領域。從繪圖板到最終裝配，該技術可提供對產品和流程的實時360度可見性。它使制造商能夠構建和測試新的先進概念，而無需關閉生產線和影響交貨時間。

數字孿生為分析真實世界的產品應用提供了無限可能性，而不會產生與傳統研發運營相關的巨大成本。對生產流程的強大仿真保證了所獲得的輸出將與最初的預測一致。

數字孿生應用給重工業帶來好處的一個典型例子是航空航天工程。以波音公司為例。

該公司的工程師正在對各種飛機部件進行數字仿真，以評估它們的耐用性、壽命和可靠性。這有助于公司確保乘客和機組人員的最高安全標準。由于采用了數字孿生技術，波音公司可以預測特定零件的性能，并預測(并避免)發動機故障的潛在風險。

3. 智慧城市

數字孿生也正在推動智慧城市的強勁轉型。城市規劃者和政府部門安裝儀表和傳感器以監測和跟蹤交通水平，從而幫助他們更好地了解占用率、環境條件、能源消耗、公共安全以及城市生態系統的其他方面。(來自物聯之家)通過虛擬模擬，他們可以生成城市的并行版本，以測試更可持續、對公民更友好和更有利可圖的城市政策和愿景。

新加坡是第一個利用大量數據來改善其居民生活質量的城市。該城市將模擬環境納入其發展戰略，以支持更健康、更強大和更安全的社區。其他追隨者城市包括蘇黎世、哥本哈根、雅加達、墨爾本和開普敦等。越來越多的城市也開始嘗試虛擬副本技術來解決城市化挑戰。據估計，到2025年，全球智慧城市的數量將達到500個。

4. 物流

數字孿生可以模擬即將發生的事件，并為未來提出可能的方案，從而使物流領域的應用多樣化。

物流公司已經在利用物聯網傳感器來跟蹤貨物。現在，他們可能會進一步利用物聯網驅動的數字孿生，創建虛擬仿真來提高容量利用率，并設計出更有效和可持續的包裝解決方案。在配送中心和倉庫，從機械中獲取的信息可以作為預測模型的輸入，而這些預測模型可以預測并防止故障和停機。

物聯網數字孿生還可以幫助進行倉庫規劃、配置、管理和持續優化。DHL是廣泛使用此應用的公司之一，該公司利用實時運營數據不斷評估變化對設施布局、設備、員工生產力和流程的潛在影響。

5. 零售

零售業擁有豐富的消費者數據，這些數據可以從PoS系統、移動設備、店內信標和其他來源中提取。通過數字孿生，可以輕松地將此數據轉換為商店的全面虛擬表示。

在店內，數字復制品使零售商能夠監測和測試商品的最佳放置，并根據顧客的興趣模式管理商品的分銷。此外，使用數字孿生，零售公司還可以了解從設計到銷售的整個產品生命周期。這些見解使零售商能夠防止缺貨并減少浪費。最后，電子商務和零售組織采用數字孿生來構建復雜的消費者行為模式，幫助他們創造以客戶為中心的個性化體驗。此外，從各種接觸點收集的詳細消費者數據，包括購買歷史、網站訪問和社交媒體參與度等，可以在以后用于提高廣告和營銷活動的效果。

6. 醫療保健

技術在醫療中起著變革性作用，可以改善治療效果并提高患者的舒適度。數字孿生現在已成為其中的一部分。隨著互聯醫療趨勢的快速發展，虛擬副本可用于數據驅動型決策，以支持極其復雜的醫療環境，并提高安全性、可及性和治療效率。

以下是一些在醫療保健領域中流行的數字孿生示例。分析顧問可以使用數字孿生來模擬新醫院或改造現有設施，以發現最佳的病床布置、人員配置和平面布置。虛擬副本可以將從可穿戴設備、患者門戶和移動設備收集的數據結合起來，創建患者健康的終身記錄。(來源物聯之家網)這樣的副本將促進結果預測、慢性病管理和高度個性化的治療。醫療器械制造商也可以從數字孿生中受益，利用虛擬副本來創建先進的、經濟實惠的矯正器械，同時繞開昂貴的物理原型開發。

7. 公用事業

數字孿生技術在數據豐富的公用事業領域發揮了巨大的作用，它們提供了物理網格和流程的統一視圖。它們用一個單一的空間化平臺取代或增強了傳統的信息系統和人工操作。隨著模型仿真不斷學習和自我更新，它們有助于消除數據不一致之處，并為預測性公用事業管理建立可靠的數據基礎。

動態模型的透明度有助于公用事業提供商改善資產管理、檢測異常并防止故障。通過這些增強，電力、天然氣、水和其他公用事業公司還可以減輕服務中斷或故障對社會和經濟造成的影響。

悉尼水務公司(Sydney Water)應用了一個有趣的數字孿生。為了實現綜合供水服務的愿景，這家澳大利亞水務公司利用數字仿真來提高水力模型的準確性，以便進行更有效的供水規劃和主動識別問題。

總結

隨著企業試圖擺脫商品化陷阱，數字孿生為他們提供了一個機會，用新的、超個性化的產品和服務來建立市場差異化優勢。實時仿真和預測使各行各業的組織能夠使用主動的、數據驅動的方法來預防故障、提高產品質量、簡化流程并為市場帶來領先于競爭對手的價值。