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数字孪生体现了工艺知识的沉淀,能够有效的提升核心工艺能力

2021-06-29

工艺是与产品质量和生产效率直接相关的专门知识,任何一个企业即使是在手工管理模式下,也应该是非常重视工艺的,所以开展智能制造、工业互联网等方面的技术研究和探索应用的时候,工艺都是重要的目标服务对象。

数字孪生体现了工艺知识的沉淀,能够有效的提升核心工艺能力

其实很久以前,工业过程建模与仿真,这是大家耳熟能详的一个技术方向,也是一个范围很广的技术方向。数字孪生与之前的工业过程建模与仿真还是不一样的。传统的工艺过程建模与仿真,可能更多是脱离于实体的一种孤立的运行,而数字孪生是一种与实体双向连接的运行?如果简单来理解,可以理解成一个是在线,一个是离线。数字孪生更偏重于动态的在线。

但不管怎么样,数字孪生或者说为了实现数字孪生的第一步就是建模。需要进行建模,当前工业互联网技术的发展,从实体上面来获取各种各样的实时状态提供了手段,也为建模及其应用提供了扩展空间。但这些工业互联网等都不是最主要的,只是外围支撑的手段而已,最主要的还是怎么使得这个模型能够表达的真实。在仿真领域,很久以前有一句话是这么说的,做虚拟仿真切忌“虚而不拟,仿而不真”,其实就是说的这个模型是否准确?是否能够反映实际?其实美国长期以来,从上个世纪五六十年代开始,就一直在国防先进制造等计划中持续的支持和发展建模与仿真。可能刚开始有些人觉得这方面比较虚,但是这个方面其实是对工艺机理进行深入探究的代名词。不论是解决实际问题,还是推动技术发展,甚至相关工业CAE软件的发展,都是极其需要和重要的。

工艺的类型是多种多样的,相关的数字孪生模型,也是多种多样的,所涉及到和所综合的学科知识也是不一样的,这才是真正的专业知识的沉淀凝练。我们说的智能制造在很大程度上是体现为数字孪生的综合运用的。

比如对切削加工来说,可以基于工艺推理模型,对工件的加工质量进行实时的评判,并能够根据决策分析结果,对相关的工艺参数进行及时有效的调整,这样就具有一种自适应的味道。

比如,针对某企业薄壁件加工变形控制方面的研究中,就综合运用了内部应力场重构控制、切削工艺建模与仿真分析、弱刚度变形补偿等措施,虽然是针对具体的零件来开展的,虽然里面也具有很多的经验的成分,当然也是融合了一些数字化定量的技术研究,后续应该将这个过程进行沉淀,沉淀成一个分析推理的模板,后续只要按照这个步骤来做,任何薄壁零件的加工变形控制问题都可以得到解决或者一定程度的解决,这也是数字孪生的一种体现。

对每一次走刀之后的加工型面进行测量并进行曲面重构,同时与理想的型面进行比较分析,找出偏差进行补偿,调整刀位轨迹并生成数控程序,可以有效的提高加工精度。这个过程里面所开发的分析软件,其实也是一种数字孪生。

工艺数字孪生是夯实和提升我们制造实力的根本,从做大转向做强的必然途径。

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