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数字孪生驱动智能制造,工业数字孪生创造价值

2021-09-07

近年来出现了多种技术,有助于推动智能制造和工业物联网的发展。其中包括大数据、高级分析、人工智能 (AI) 和机器学习 (ML)、操作智能、高级机器人、网络物理系统、下一代材料科学和增材制造的衍生式设计。然而,尽管所有这些技术都在改变当今制造业的面貌,但 ARC 咨询集团的研究表明,工业物联网、互联智能资产,尤其是数字孪生,对公司实施智能制造的方式产生了最直接和重大的影响。

工业数字孪生

数字孪生的基本概念并不新鲜。这涉及将虚拟工程模型与物理产品或设备在允许更改和优化设计和构建产品的环境中合并。然而,由于使能技术的进步和发展,我们看到人们重新关注数字孪生的实施以及可能获得的相关好处。使用代表产品和生产系统的数字孪生模型,制造商可以减少与组装、安装和验证工厂生产系统相关的时间和成本。此外,为资产管理实施数字孪生通常可为现场维护设备提供可量化的好处。

在制造业中,数字孪生是设计、建造和维护的物理产品的虚拟表示;通过基于物理产品、生产系统或设备的准确配置的实时过程数据和分析进行增强。这实质上是支持性能优化所需的数字孪生的操作环境。虽然虚拟模型本质上是概念性的,但实时和操作数据是真实物理事件的数字表示。CAD 模型代表数字孪生物理对应物的虚拟配合、形式和功能。但是,需要实时运营和资产数据来执行定义基于性能的数字孪生的状态和行为并允许优化和流程改进的分析应用程序。

基于现实世界的实施,制造商正在考虑新的商业模式,他们销售服务代替产品本身,然后利用数字孪生来监控和优化其可用性和性能。为客户提供产品/设备的使用以及基于数字双胞胎的预测/规定能力的完整维护和运营优化。制造商维护设备的所有权,同时提供基于数字孪生的维护服务,作为一种更易于管理和盈利的商业模式。

今天如何实施数字孪生

实施数字孪生的最初重点领域之一是资产生命周期管理 (ALM)。维护现场资产传统上是一项耗时且成本高昂的任务,但对设备和智能制造系统正常运行时间。如今,维护技术人员可以利用增强现实 (AR) 等技术访问虚拟工程模型,并将这些模型覆盖在他们使用专用 AR 护目镜或眼镜进行维护的物理设备上。这使他们能够使用最准确和最新的工程,帮助确保有效执行正确的维护和性能规范。这些基于虚拟和物理环境合并的相同维护方法可以应用于工厂生产系统、机器和工作单元。

当今先进的虚拟仿真技术是数字双胞胎不可或缺的组成部分。综合仿真平台可以同时仿真和验证产品设计的功能,使设计人员能够随时验证他们的设计。在数字孪生的背景下,实时传感器数据可用于填充模拟应用程序,然后模拟物理产品并实现设计改进。

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