在數位轉型浪潮中，「數位孿生（Digital Twin）」與「虛擬孿生（Virtual Twin）」已成為提升產品開發與運營效率的關鍵技術。兩者皆以數位化方式呈現物理世界，但應用目標與技術基礎各異。數位孿生強調即時監測與數據分析，用於設備運行、預測性維護與流程最佳化；而虛擬孿生則著重於模擬測試與最佳化設計，在產品研發與設計驗證上發揮關鍵作用。 名稱 核心概念 技術基礎 應用範圍 數位孿生｜Digital Twin 即時監測與數據分析 IoT、雲端運算、大數據、機器學習 設備監測、智慧製造、預測性維護 虛擬孿生｜Virtual Twin 模擬測試與設計優化 CAD、CAE、AI、MODSIM 產品設計、模擬測試、製造優化 表1. 核心概念區分 數位孿生 v.s. 虛擬孿生 數位孿生（Digital Twin）：數據驅動的即時監測與優化 數位孿生是一種基於數據（Data-Driven）的技術，透過IoT感測器與邊緣運算技術收集物理系統的數據，並回饋至數位模型。此技術使企業能夠即時監測設備狀態、預測維護需求，並進行決策優化，已廣泛應用於智慧製造、智慧城市、能源管理及航太領域。 根據Gartner報告，數位孿生已成為工業4.0的核心技術，許多企業正運用其提升生產效率與降低設備維護成本。〔註1, 註2〕此外，McKinsey研究指出，數位孿生可幫助企業優化資產管理，提升運營靈活性，進一步增強市場競爭力。〔註3, 註4〕 主要特點 ➤ 即時監控與預測性維護（Predictive Maintenance） 透過感測器數據與AI分析，企業可即時監測設備健康狀態，預測潛在故障，並減少非計畫性停機。 ➤ 營運效率提升 透過數位模型模擬不同運行條件，優化資源配置與流程決策，進一步提升營運效能。 ➤ 遠端管理與數據整合 數位孿生可將不同設備、設施的運行數據集中於單一平台，提供全方位的遠端監測與最佳化分析。 應用案例 ➤ 風力發電機 透過感測器監測葉片的振動、溫度、風速等數據，並利用AI預測設備維護需求，避免非預期停機，提高發電效率。 ➤ 智慧工廠 工業機械的數位孿生可透過即時數據分析提升生產效率，減少設備故障與維護成本。 ➤ 車輛運輸 整合車輛行駛數據，分析燃油效率、輪胎磨損等狀況，優化駕駛方式並提升安全性。 虛擬孿生（Virtual Twin）：透過CAE+AI 提升產品開發 虛擬孿生是一種基於模型（Model-Based）與數據分析的技術，結合建模（Modeling）與模擬（Simulation）技術，如CAD、CAE、AI預測與機器學習，在虛擬環境中精準模擬物理系統的行為，並將結果回饋至實體產品，以優化設計與運營決策。此技術廣泛應用於航空航太、汽車工程、智慧製造及生物醫學等領域，幫助企業提升產品開發精準度。〔註5〕 目前業界對虛擬孿生的定義仍不完全統一，Gartner和McKinsey等機構多以「數位孿生」作為廣義概念，將所有數位映射與模擬技術視為數位孿生的進階應用，較少獨立區分「虛擬孿生」。〔註6, 註7〕然而，達梭系統則明確區分，認為虛擬孿生強調了體驗（experience）和模擬（simulation），透過高精度模擬技術，虛擬孿生覆蓋產品的完整生命周期，從設計到運營實現閉環優化，進而降低測試成本、縮短產品開發週期，並提升設計驗證效率。〔註8〕 主要特點 ➤ 高精確度建模與模擬 透過CAE、AI及機器學習技術，在設計與開發階段進行多場景模擬，提高設計精準度。 ➤ 雙向互動（Bidirectional Interaction） 模擬結果可回饋至實體產品，持續優化設計並改善未來產品開發。 ➤ 適用於高精密產品開發 適用於需要高精密度測試與優化的領域，如汽車、航空航太、醫療與智慧製造等。 應用案例 ➤ 飛機設計 透過模擬軟體（如達梭系統 SIMULIA PowerFLOW），在開發階段分析飛機氣動力學特性，並根據結果進行結構最佳化，提高燃油效率並降低風阻。 ➤ 生物醫學應用 虛擬孿生技術可應用於心臟瓣膜模擬、骨骼結構分析等醫療場景，幫助醫生進行手術前規劃，提高成功率，降低患者風險。 圖1.虛擬孿生體驗用於提高製造業的產品可持續性，實現生命科學和醫療保健行業的轉型，並優化城市的建築環境。 MODSIM與虛擬孿生：打造數據驅動的智慧製造體系 目前市場上，許多企業積極發展數位孿生與虛擬孿生技術，其中Siemens和Ansys，主要專注於工程模擬與數據分析；然而，達梭系統3DEXPERIENCE平台透過MODSIM技術，讓建模與模擬的流程整合，確保設計決策能夠基於即時數據進行調整，加速技術落地。 在現今高度數位化的工程環境中，企業不僅需要模擬工具，更需要能夠將設計、模擬、測試、優化無縫整合的數位孿生與虛擬孿生解決方案。這正是3DEXPERIENCE平台的價值所在。而MODSIM技術則進一步加強了這一優勢，透過AI驅動的參數優化與自動模擬調整，使企業能夠在統一環境內更快速完成從產品設計、工程模擬、測試驗證到生產優化的全流程管理，提高可靠性並降低研發風險。 圖2.雲端上的虛擬孿生體驗（Virtual Twin Experience） 是一種可執行的虛擬模型，對應於現實世界中的物理系統。它能夠從實際運行過程中學習與累積經驗，並將這些資訊回饋至數位孿生模型，以持續優化與更新，確保模擬結果更貼近現實。 成功實現虛擬孿生體驗的 4 個關鍵步驟 虛擬孿生體驗（Virtual Twin Experience）由四個核心要素構成： 協作（Collaboration）：建立共同願景 協作是實現虛擬孿生的首要步驟，企業內部團隊需充分溝通，確保專案需求、目標與預期成果的整體方向一致。 建模（Modeling）：數位化的起點 建模是數位化轉型的基礎，透過精確重現物理系統與人機互動流程，建立機械設備、製程與工作流的數位模型。在此階段，準確性至關重要，並且必須在整個專案生命周期內保持數據的一致性與可靠性。 優化（Optimization）：從模擬驗證到決策迭代 優化是虛擬孿生體驗的關鍵價值所在。在這個階段，各種變更方案可在虛擬環境中進行模擬與測試，並反覆驗證，以消除生產瓶頸並提升效率。這裡的優勢在於，透過即時調整，企業能夠探索各種「假設情境（What-if Scenarios）」，例如設備運行週期調整、工作流程優化與人員動線規劃，藉此找出最具效率的生產方案。 績效（Performance）：落實最佳化流程，推動持續改進 績效代表虛擬孿生應用於現實場域的最終成果，確保新流程與製造變更能夠快速、順利地執行，並將停機時間降到最低。此外，透過安裝感測器的設備，企業能夠獲取即時運行數據，將實際結果回饋至虛擬孿生模型，以驗證預測精準度，並持續優化下一階段的改善計畫。 透過這四個步驟〔註9〕，企業可藉助3DEXPERIENCE成功打造虛擬孿生體驗，在產品開發與製造流程中提升靈活性、降低成本，並加速創新與決策效率。 圖3.製造業利用虛擬孿生技術，實現永續產品 達梭系統 3DEXPERIENCE平台 技術優勢 ➤ 全方位虛擬孿生環境 3DEXPERIENCE平台整合CAD、CAE、PLM、AI 模擬，提供端到端的產品開發與運營管理能力。 ➤ 高精度模擬與驗證 透過SIMULIA旗下Abaqus、PowerFLOW、fe-safe等模擬解決方案，幫助企業在設計階段即測試產品性能，降低開發風險。 ➤ MODSIM（Modeling & Simulation）技術 將建模與模擬無縫整合，使設計與驗證過程更加高效，實現數據驅動的決策流程。 ➤ 跨部門協作 透過雲端協作，設計、工程、生產團隊可在同一數據環境下進行產品開發，加速產品上市時間。 延伸閱讀：虛擬孿生（Virtual Twin ）解決方案讓您的企業邁向智慧工程新時代！ 3DEXPERIENCE助攻PEUGEOT，虛擬雙生打造冠軍級全新超跑賽車 ASICS利用3DEXPERIENCE實現個人化鞋款的全新體驗 PowerFLOW改善醫療通風系統，降低空氣傳播的疾病感染 加速船舶開發數位化，達梭系統與三星重工聯手建設智慧造船廠 關鍵字：數位孿生、虛擬孿生、MODSIM、達梭系統、數位工程、模擬技術