落地为王,工业互联网谁主沉浮?(中)

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图1、工业物联网(IIoT
)是数字化转型升级的基础  工业物联网(IIoT,Industrial Internet of
Things
)可以定义为“机器,计算机和人员使用业务转型所取得的先进的数据分析成果来实现智能化的工业操作”。  在这个工业4.0(Industry
4.0)或者“工业互联网(Industrial
Internet)”的大背景下,我们将工业物联网(IIoT
)作为集成方法的一部分,将其作为数字化转型中心舞台的一部分,数据是相关产品中的关键资产和生产资料,而在全球连接的产品(在整个生命周期中)的应用中分析是必不可少的功能。  工业物联网(IIoT,Industrial
Internet of Things
)是物联网(IoT)中最大的和最重要的组成部分,但是从支出的角度来看现在消费者应用是物联网(IoT)最大的应用领域,而工业物联网(IIoT
)的应用主要是从2018年开始的,尽管如此,工业物联网(IIoT
)在整个物联网(IoT)的应用图景中仍然在变得更加重要和更加先进。

在GE提出工业互联网的概念之后,为了实现自身的战略意图,GE联合了IBM、Cisco、Intel
and AT&T信息通讯业的巨头,成立了世界上推广工业互联网的最大组织Industrial
Internet
Consortium,缩写为IIC,其官网地址为

在当前,诸如5G,物联网、边缘计算、人工智能、机器人、区块链、增材制造和虚拟现实/增强现实等技术正在加速融合到工业物联网(Industrial
Internet of
Things,IIoT)的肥沃土壤中,并共同推动“第四次工业革命”或者说“工业4.0”的到来。

IIC的宣言

在这个勇敢的新世界中,由于传感器、数据网络和关键节点上的分析能力,供应链将具有端到端的透明度,而制造、农业、采矿、能源、运输等各行业都将为我们提供前所未有的清晰视角,去帮助我们不断提升生产、分析、预测与维护水平。

非常有意思的是,在IIC官网中,IIC由我们理所当然认为是一个推广工业互联网的组织,却不动声色地变成了一个推广工业物联网Industrial
IoT的组织。

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其官方英文介绍如下:

最关键的是,在IIoT的推动下,曾经“傻大黑粗”的机器、设备及整个物理世界将真正实现与数据和虚拟世界的融合。为此,我们看待世界的方式,与世界共处的方式都将被完全改变。

The Industrial Internet Consortium, nowincorporating OpenFog, was
founded in March 2014 to bring together theorganizations and
technologies necessary to accelerate the growth of theIndustrial
Internet by identifying, assembling and promoting best
practices.Membership includes small and large technology innovators,
vertical marketleaders, researchers, universities and government
organizations.

近期,ZDNet发布的一份研究报告对IIoT市场生态进行了非常详细的分析,涵盖IIoT市场规模预测、企业对IIoT的部署动态、产业联盟的合作、软件平台的对比、各企业在IIoT市场的布局,以及数字孪生对IIoT的重要价值等方面信息。

The Industrial Internet Consortium® and the OpenFog Consortium® have
come together to become the largestand most influential international
consortia in Industrial IoT, fog and edge computing. The organizations
will worktogether under the IIC umbrella to drive the momentum of the
industrialinternet, including the development and promotion of industry
guidance and bestpractices for fog and edge computing.

研究表明,纵观全球,众多企业已经从观望走向行动,虽然目前许多IIoT项目仍处于概念验证或试验阶段,但有明显的迹象表明其将在全面的生产部署中被广泛采用,而与之相关的投资将迎来回报。

About Us The Industrial Internet Consortium, now incorporating OpenFog,
is theworld’s leading organization transforming business and society by
acceleratingthe Industrial Internet of Things . Our mission is to
deliver a trustworthyIIoT in which the world’s systems and devices are
securely connected andcontrolled to deliver transformational outcomes.

1.IIoT市场到底有多大?

是作者看错了吗?真的没有!听其言,更要观其行。我们看看IIC做什么,来进一步确认。

鉴于IIoT核心技术和支持技术的快速发展,以及各种制造企业跟上数字化浪潮的迫切需求,IIoT市场正在快速增长。那么,该市场的规模到底有多大,增长速度到底有多快?以下是相关机构提出的未来几年预测:

IIC工业互联网参考架构

Research & Markets

在IIC参考架构的工作中,又一次得到了证实:

据Research &
Markets在2018年5月的预测,到2023年,IIoT市场规模将达到2140亿美元。

The IIRA is a standards-based architecturaltemplate and methodology
designed by a broad spectrum of IIC members, includingsystem and
software architects, business experts, and security experts, toassist
IIoT system architects to design IIoT solution architecturesconsistently
and to deploy interoperable IIoT systems.

预测认为,该市场主要的赢家可能是足以控制工业4.0平台的公司,也就是那些能够打通、联合各种设备生产商,以及信息和服务提供商的软件层公司。在其平台上,其他公司可以建立起自己的产品或服务。

This technical report describes theIndustrial Internet Reference
Architecture for Industrial Internet ofThings systems.

Markets & Markets

在The Industrial Internet of ThingsVolume G1: Reference Architecture

据Markets &
Markets在2018年6月的预测,2018年IIoT市场规模为640亿美元,到2023年,该市场将增长到914亿美元,年复合增长率为7.34%。

IIC:PUB:G1:V1.80:20170131中给出了定义一个工业互联网系统的四个角度

在具体细分领域方面,该报告指出,与智能信标技术相关的IIoT市场将在2018年至2023年间高速增长;制造业在2018年将占据IIoT市场的最大份额;农业IIoT市场可能会在2018年至2023年间以最高的年复合增长率增长;从区域来看,亚太地区的IIoT市场在预测期内将以最高速度增长。

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Zion Market Research

又进一步给出了细化了方法。

据Zion Market
Research在2018年7月的统计和预测,2017年IIoT市场规模为1458亿美元,到2023年,该市场将增长到2321亿美元,复合增长率为8.06%。

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据该机构分析,预计摄像系统部门将在预测期内以最高年复合增长率增长;在软件领域,由于运输和物流中配电系统的使用增加,对配电系统的需求在一段时间内有所增长;由于在制造实践中采用了先进的机器人技术和云机器人技术,预计制造业IIoT市场将出现温和增长。

显然,这是一个参考架构,是告诉你从哪几个角度、哪几个方面来描述系统结构,而不会给出一个具有具体指导意义的系统架构。因为,工业物联网概念太大了,无所不包。

IoT Analytics

IIC术语定义

据IoT
Analytics在2018年11月的预测,2018年IIoT市场规模为640亿美元,到2023年,该市场将增长到3100亿美元,复合增长率为37%。

IIC给出的术语中,工业互联网的词条依然存在,但也给出了工业物联网的词条。

该预测提出了9种破坏性趋势,这些趋势有可能从根本上改变现有的工业网络架构、业务模式和技术堆栈。9种颠覆性趋势中的3种与传统的5层自动化金字塔有关。其中一个趋势是I/O和PLC硬件绕过传统的自动化金字塔,直接或通过工业网关连接到云。

在The Industrial Internet of Things Volume G8: Vocabulary
IIC:PUB:G8:V2.00:PB:20170719中,Industrial internet —— internet of
things, machines, computers andpeople, enabling intelligent industrial
operations using advanced dataanalytics for transformational business
outcomes. Industrial internet of things system —— system that connects
and integrates industrial control systemswith enterprise systems,
business processes and analytics,

IDC

note 1: industrial control systemscontain sensors and actuators. note 2:
typically, these are large andcomplicated system.

据IDC数据,2019年IIoT市场规模将达到3290亿美元,并预测2019年在物联网解决方案上花费最多的行业是离散制造业、流程制造业、运输业和公用事业

小结

在上述机构中,IoT Analytics对全球IIoT市场规模的详细预测如下:

看来,IIC不是不知道GE工业互联网与工业物联网的区别。

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只是互联网的影响力实在是太大了,同GE的工业互联网一样,IIC同样要高举起互联网的大旗,身披互联网的马甲,来聚集更高的人气。

图表: IoT Analytics

即便是IIC要将GE工业互联网的内涵扩展为了工业物联网,将GE的依靠机器+数据+分析这一技术路线来提高机器利用率的思想,扩展为依靠互联来提高机器、系统、管理、研发设计、服务、价值链等全部工业元素的运作效率,也要利用GE工业互联网这一金字招牌,或者说要带上“互联网”这一金字招牌。

整个IIoT市场将从2017年的470亿美元增长到2023年的3100亿美元,年复合增长率高达37%。

为什么不明说呢?让人有种偷偷摸摸的感觉!

其中,在IoT
Analytics划出的12个应用场景中,高级数字产品开发将成为市场规模最大的应用场景,而2018年和2023年之间增长最快的将是增材制造(即工业规模3D打印)和增强操作。

很显然,IIC工业互联网的目标,要远比GE工业互联网的目标要宏伟的多。也是,如果只是解决机器的利用率问题,IIC是装不下这么多大神的。

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两者明显的区别是,GE工业互联网是以应用或问题为导向的,目的是提高机器利用率,比较单一。IIC工业互联网,如果理解为工业物联网,则是以技术手段为导向的,理论上可以解决工业中与物联相关的所有问题,有着更大的作用域。

图表:IoT Analytics

IIC工业互联网比GE工业互联网,更接近国内所说的两化融合。

该报告的主要作者Matthew
Wopata认为:“高级数字产品开发将成为工业4.0技术的最大应用场景,因为企业正在使用增材制造、AR/VR和数字孪生技术来降低产品开发成本,并缩短上市时间。随着制造商使用工业4.0技术改进其运营关键绩效指标,如OEE,其他大型应用场景,例如数据驱动的质量控制,预测性维护、数据驱动的资产/工厂性能优化将继续受到欢迎。工业4.0解决方案的主要供应商非常关注客户的痛点/用例,并确保从工业4.0解决方案中产生的数据驱动的洞察力带来可衡量的改进和切实的投资回报率。”

GE工业互联网的内涵,被IIC赋予了新的内涵,GE难道不反对、不澄清吗?也好理解,有这么多人为自己热情免费的摇旗呐喊,GE偷着乐吧!

2.谁在部署IIoT?

Siemens的MindSphere平台

根据工业物联网软件平台PTC对其客户的调查数据,美国公司对工业物联网的采用率最高,其次是EMEA和亚太地区。

作为IIC成员的Siemens,推出了MindSphere平台。MindSphere是所说的GE工业互联网平台的一种吗?

从行业来看,部署IIoT解决方案的领先行业是工业产品,其次是电子和高科技,以及汽车行业。

在其官网上,是这样介绍的:MindSphere是西门子推出的一种基于云的开放式物联网操作系统,它可将产品、工厂、系统和机器设备连接在一起,使您能够通过高级分析功能来驾驭物联网产生的海量数据。

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在正式场合,Siemens自己从来没有挂上GE工业互联网的标签,反映出它的严谨性。反倒是,国内将MindSphere贴上工业互联网平台的标签,拿它大肆说事。贴就贴吧,有人给做免费的宣传还不好!又没什么坏处,西门子偷着乐吧!如果将MindSphere称为是工业互联网平台,那也不是GE含义下的工业互联网平台了。

图表:PTC

PTC的ThingWorx平台

报告认为:“这些行业引领着物联网技术的变现,因为它们拥有复杂的制造和运营流程,以及高资本设备,可以从物联网解决方案和数据驱动的洞察中获益,从而推动更具可持续性、弹性和高效的流程。”

作为IIC成员的PTC,推出了ThingWorx平台。PTC的ThingWorx是所说的GE工业互联网平台的一种吗?

调查发现,大多数采用IIoT的公司都是规模较大的公司(58%的公司收入超过5亿美元),三分之一是规模较小的公司,收入不到1亿美元。

在其官网上,是这样介绍的:ThingWorx是经过实际验证、可加快工业创新的出色平台,包括工业IoT应用程序和AR体验的快速开发等。它提供出色技术和工具,可使工业企业快速轻松地开发、部署和扩展IoT应用程序与颠覆性的AR体验。ThingWorx可通过多种方式灵活部署,并受充满活力的合作伙伴生态系统的支持。

根据PTC的调查,IIoT的具体应用场景包括制造/运营、服务、产品设计和IT等环节,前10个应用场景占到总数的70%。

在正式场合,PTC自己从来没有挂上GE的工业互联网的标签,反映出它的严谨性。反倒是,国内将ThingWorx贴上工业互联网的标签,拿它大肆说事。贴就贴吧,有人给做免费的宣传还不好!又没什么坏处,PTC偷着乐吧!如果将ThingWorx称为是工业互联网平台,那也不是GE含义下的工业互联网平台。

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谁在引领中国制造?

图表:PTC

为了回答这一问题,亿欧将在2019年6月的上海,于2019全球新经济年会期间举办制造新动能峰会,讨论中国制造创新的未来推动力。在这里,你会看到国内外大型制造业企业的观点经验、新技术与制造业间的对话沟通、不同维度先进制造参与者的思维碰撞。

报告称:“最主要的应用场景是采用物联网形成制造运营情报和运营资产监控。这些智能的连接功能可帮助产品制造商提高产量和生产质量,并降低制造成本。”

亿欧新制造频道,致力成为连接工业制造领域和新技术赋能力量的一座桥梁。

IIoT部署会生成大量数据,因此需要决定最佳存储和分析数据的位置。

PTC报告指出,由于安全性和低延迟响应的需求,工厂和医院可能会支持本地部署;而对于智慧城市,运输或石油和天然气行业,云的可扩展性显得更为重要。

根据PTC的调查数据,IIoT本地部署的数量超过了云部署的数量。

总而言之,PTC表示:“物联网不再是观望中的技术。企业必须立即行动,要么就会冒着落后的风险”,并指出:其调查中83%的IIoT采用者计划在12个月内将其部署从概念验证扩大到完整规模的生产环境。

此外,国际海事卫星组织Inmarsat在2018年也发布了一份研究报告,着眼于农业,能源,海事,采矿和运输行业的IIoT应用(其重点放在卫星连接作为支持技术的作用上)。

该项研究采访了来自多家机构的750名受访者。据调查数据,近一半的企业已经部署了IIoT解决方案,其中完全部署的达到21%,处于试用阶段的达到25%。部署IIoT的主要驱动因素是资源效率,健康和安全的改善,以及对环境变化的监测。

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数据:Inmarsat /图表:ZDNet

调查显示,采用IIoT的主要障碍首先是技能,其次是缺乏交钥匙/现成解决方案,以及成本高于预期和安全性问题。其中,IIoT相关技能的缺乏包括安全性,分析/数据科学和技术支持等方面。

在安全性方面,近三分之二的受访者认为外部网络攻击、网络安全性差和员工滥用数据是最大的挑战,而他们的IIoT防御能力需要变得更强。

数据是基于IIoT实现转型的关键。Inmarsat的受访者将成本节约和效率、生产力监控以及健康、安全改进列为当前与数据相关的问题。

展望未来,受访者表示,更好的决策制定,更高的内部数据可视性,以及更多的供应链洞察力被视为重要的潜在利益。

调查还显示,海事部门在其IIoT部署中最重视卫星通信(Inmarsat的核心业务)。在受访者使用的其他连接技术中,RFID和蓝牙LE则处于领先。

Inmarsat的受访者中有四分之一希望在未来三年内将超过10%的IT预算用于IIoT解决方案,他们还预计其投资将获得良好回报:“预计到2023年,成本将降低10%,营业额将提高5%”。

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数据:Inmarsat /图表:ZDNet

为了评估IIoT解决方案的准备程度,Inmarsat就六个关键领域(采用,安全性,连接性,技能,数据和投资/ROI)对受访者进行了评分,并将其划分为不同类别(落后者,初学者,进步者和领导者)。结果显示,海运和运输部门在IIoT应用准备方面处于领先地位,能源部门次之。

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数据:Inmarsat /图表:ZDNet

最近,Inmarsat宣布与微软达成合作协议,将前者的卫星通信网络与后者的基于云的Azure
IoT
Central平台相结合。无论在何处,IIoT基础设施生成的数据都将通过卫星传输到Azure
IoT
Central进行分析。Inmarsat表示,该项合作将首先关注农业、采矿、运输和物流行业的IIoT解决方案。

3.技术的汇聚与两大联盟的合体

目前,为推进IIoT的发展和落地应用,许多企业组建了与IIoT相关的行业组织。其中,最为知名的是工业互联网联盟和开放雾联盟(OpenFog
Consortium)。

工业互联网联盟的目标是在五个方面加速工业互联网的发展:利用现有的和新创建的用例和测试平台,用于实际应用;提供最佳实践、参考架构、案例研究和标准要求;影响互联网和工业系统全球标准的发展;以开放式论坛促进想法、实践、经验教训和见解的分享和交流;围绕新的和创新的安全方法建立信心。

而开放雾联盟的成立旨在推进雾计算,解决与IoT、5G和AI应用相关的带宽、延迟和通信挑战,其目标是:“我们的努力将定义分布式计算、网络、存储、控制与资源的架构,以支持物联网边缘的智能,包括自主和自我感知的机器、设备和智能实体。联盟成员还将识别和开发新的运营模式。最终,我们的工作将有助于实现和推动下一代物联网。”

在2019年1月31日,上述两个联盟宣布合并。

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根据联盟的合并声明,“组织将在IIC的框架下,共同努力,推动工业互联网的发展,包括开发和推广行业指南,以及雾和边缘计算的最佳实践。”

可以说,两个联盟的合并标志着多项技术在IIoT领域的汇合和共同发展。

IoT Anaytics还列出了其他与物联网有关的重要机构,包括:Plattform
Industrie 4.0、Labs Network Industrie
4.0、OPC基金会、工业数据空间协会、CyberValley of Baden
Württemberg、物联网技术开发和应用中心,以及Manufacturing USA。

4.IIoT软件平台哪家强?

IIoT代表了运营技术和企业IT系统的融合,其潜在的好处是改善资产管理和运营可视化。IIoT软件平台需要与企业系统相连接,以实现这些优势,同时还需要保证运行的安全。

那么,IIoT软件平台又有着一个怎样的竞争格局,各厂商又有着哪些各自的优势?

Gartner在2018年5月发布的第一个IIoT魔力象限,提出了“该产品必须同时作为云IIoT平台和本地部署”的要求。这引起了人们的关注,因为几家拥有“与IIoT相关的重要品牌资产”的公司,包括Bosch,GE
Digital,微软,施耐德电气和西门子公司,因缺乏本地部署部件而被排除在考虑之外。

Gartner解释道:“IIoT平台的本地部署是形成信任的起源。”
此外,Gartner在该报告中还提出了战略性规划假设:到2020年,结合边缘计算的本地物联网平台在工业物联网分析技术中将占有高达60%的比重,如今这个比例不到10%。

正因为如此,在该魔力象限中,尚缺乏“挑战者”和“领导者”,而PTC,SAP和日立公司被归类为“远见者”,IBM、Software
AG等8家供应商则被归类为“利基型企业”。

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图表:Gartner

Gartner认为,PTC的优势在于其产品在生命周期管理、计算机辅助设计和服务生命周期管理的核心应用;SAP的Leonardo最适合那些希望将IT/OT与SAP的物联网应用、资产智能网络和传统行业应用相结合的SAP客户;日立Vantara的Lumada平台则最适合涉及日立设备的工业环境。

另一家研究机构Forrester在2018年3季度的研究报告则与上述研究有所差别。

Forrester认为,IIoT软件平台必须做好五件事:在工业机械和数字系统之间建立联系;保护物联网设备和数据免受攻击;控制物联网设备的配置、维护和操作;将数据转化为及时、相关的洞察力和行动;创建应用程序并与企业系统集成。

Forrester还表示,IIOT的未来是公有云:“关于提供与远程位置连接的实际考虑,以及对初创云计算提供商的安全性、功能和可信赖性的普遍怀疑,导致工业物联网领域的早期进入者投资建立自己的数据中心网络。那些日子已经过去了。所有被评估的供应商都保留了在私有数据中心部署的能力,但未来的方向很明确:他们和他们的客户都会前往云端。”

自Forrester于2016年首次评估物联网平台以来的其他变化包括:现代API支持的用户界面;分析,加上机器学习和人工智能,作为核心组件;其他企业系统(ERP,CRM,服务台)的数据流量增加;数字孪生,结合增强现实;侧重于预测性维护等用例的解决方案。

Forrester对15家供应商进行了评估,包括亚马逊网络服务,Atos,博世,C3
IoT,思科,GE
Digital,日立,IBM,微软,甲骨文,PTC,SAP,施耐德电气,西门子和Software
AG。

根据上述公司目前可提供的产品、战略和市场占有率,Forrester将IBM、C3
IoT、微软、SAP和PTC列为工业物联网软件平台的领导者。

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图表:Forrester

根据Forrester的分析,IBM的Watson物联网平台能提供“广泛的分析,具有特定行业和服务的专业知识”;C3
IoT则将事务管理留给合作伙伴,并与分析区分开来;微软的Azure
IoT提供云基础设施支持,以及开发工具、高级分析、增强现实和边缘计算等更多功能;SAP的Leonardo围绕物联网,并兼顾机器学习、区块链和大数据等其他数字创新技术;PTC则融合了设备连接强度与增强现实视觉。

5.群雄逐鹿的IIoT生态

基于广阔的应用场景和强大的增长潜力,IIoT自然已经成为一个群雄逐鹿的市场。同时,众多公司在竞争与协作中共同参与着整个IIoT生态系统的搭建。

在IoT
Analytics的《工业4.0与智能制造2018-2023》报告中,该机构梳理出了超过300家工业物联网领域的产品和服务公司。

报告将这些公司分为“连接行业构建模块”供应商和“其他工业4.0支持技术”供应商两大类。

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图表:IoT Analytics

其中,分析和连接硬件公司在“构建模块”类别中的数量最大,分别为50家和44家;而增材制造和AR/VR技术服务商数量则在“支持技术”类别中数量领先。

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数据: IoT Analytics / 图表:ZDNet

在各细分领域中,代表性公司包括:微软;微软,通用电气,PTC和西门子;Uptake;Nvidia;Festo;HMS;Claroty;埃森哲;通用电气;Upskill(增强现实和虚拟现实);ABB;Cognex;PINC;Clearpath机器人(自动驾驶[物料运输]车辆)。

6.数字孪生:重要的新兴技术

如前所述,包括5G、边缘计算、AI与分析、机器人、区块链、增材制造和VR/AR等许多新兴技术正在为IIoT解决方案的采用创造合适的条件。

而除了上述技术,特别值得提及的是数字孪生,它可以被定义为现实世界实体或流程的虚拟表示。借助数字孪生,通过在软件中建模的实际“事物”并提供实时传感器数据,工程师可以避免潜在问题的出现,并使用模拟技术来优化性能。

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近年来,无论是产业界,还是媒体界,对数字孪生的关注度都在不断提高。在Gartner的2018年新兴技术炒作周期曲线中,数字孪生已经处于“期望膨胀期的顶峰”。

英国创新组织Catapult通过对150名工程师的调查,发布了一份关于数字孪生技术的报告,探讨了沉浸式数字孪生的可行性及其可能带来的价值。

根据调查结果,受访工程师认为数字孪生的前几项关键组件是物理资产、实时和离线数据集、3D表示和实时模拟。

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数据:Catapult-Reboot Online / 图表:Z

当涉及数字孪生在产品生命周期中的价值时,工程师认为该项技术在维护、维修、操作以及制造流程中的应用价值最为重要,其次是模拟和质量控制环节。

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数据:Catapult-Reboot Online / 图表:

Reboot Online对该报告的数据进行了进一步分析,其董事总经理Naomi
Aharony表示:“我们正处在一个技术快速发展的时代,而处在最前沿的正是数字孪生的兴起和发展。”

Aharony还补充道:“由于该技术能够覆盖物理系统、流程或产品的整个生命周期,它为企业提供了强大的分析工具,可以全面评估关键绩效指标,并提供有关可以在何处进行增强的见解。从长远来看,从数字孪生获得的经验和建议将为创新和增长带来各种机会。”