什么是工业元宇宙?数字孪生或是其雏形技术

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根据TrendForce集邦咨询表示,元宇宙概念得以满足远端作业、虚拟实境、模拟运作等陆续崛起的市场需求,而智能制造亦有望乘此热潮,催动相关技术加速开发,推升全球市场规模于2025年一举突破5,400亿美元,2021至2025年复合成长率达15.35%。究其主因,在于工业应用市场具备场域封闭性、产业大厂数字化程度普遍较高、且模拟技术可大幅降低人力、时间成本与资源浪费,加诸工业4.0核心即为虚实整合系统(Cyber-Physical System;CPS),使该产业极具打造元宇宙的先天优势与动机。

观察智能制造主流多元工具中,被诸多大厂视为工业4.0应用重点的“数字孪生”,能以数字资料模拟物理世界,桥接虚实的特性与效益,使其成为打造元宇宙雏形的关键技术。Microsoft提出的元宇宙技术堆栈(Technology Stack)中,数字孪生提供的建模效益便是关键一环。目前数字孪生多为单一产品或产线的数字模拟,主因在于产品须具备充分数据资料库,进而提高模拟可靠度,例如Boeing以数字孪生技术打造引擎、Unilever模拟产线减少浪费、Siemens Energy与Ericsson透过NVIDIA专为虚拟协作打造的Omniverse平台,运行发电厂与5G网络数字孪生的预测性维护与设备配置模拟等。

随着数字模型镜射物理产品受影响的条件要素越趋复杂,加上元宇宙概念推波助澜,将促使数字孪生技术朝向既广且深的方向并行,进而带动相关技术应用落地。在广度部署上,数字孪生为提升预测准确度,需模拟更完整、更广泛的虚拟物件与空间,并以此基础打造元宇宙的运作环境,背景技术有赖5G、WiFi 6、云端边缘、智能传感器等更强韧的通讯环境、处理平台与多元的感测设备。在作业深度上,无人机具、协作机器人、机器视觉等在精准度、执行能力的技术发展,将使数字孪生在虚拟空间的AI决策有效于物理世界自主运行。

整体而言,鉴于现行AR/VR等人机界面的高速发展趋势,同时考量经济效益、执行实务性与总体环境趋势,短、中期元宇宙推动数字孪生的工业应用将聚焦于人员培训、远程维修、能源监控及预测性维护,包括Rockwell、Siemens、ABB、研华、桦汉、台达电等已策略布局;长期来看,单一厂商或将能在工业元宇宙共通平台上建立虚拟工厂,串接各厂区与跨企业合作互通,此方面则以透过具备高度工业4.0化、建有多座灯塔工厂(lighthouse)而拥有庞大数据的产业大厂,如BOSCH、Schneider Electric、海尔、富士康等有望成为市场先驱。

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