数字孪生产业洞察 | 数字孪生如何让工业制造更智慧?

2022-11-30 18:23:27 出新研究 微信号 

 

“出新推出“产业洞察”栏目,聚焦各细分领域,解析各行业发展前沿等问题。本周推出数字孪生系列,本篇为数字孪生与工业制造业,盘点数字孪生如何为制造业赋能。欢迎大家阅读分享。

作者:飞飞 |

编辑:唐诗 |

01

工业制造是数字孪生的孵化器

数字孪生通过数字化手段,构建数字世界的“完整分身”,能和物理实体保持实时的交互和联接,通过历史数据和算法模型,通过模拟、验证、预测和控制物理实体的全生命周期过程,能对物理实体有深度了解、分析和优化。

数字孪生早期应用在航空航天领域,早在上世纪六七十年代的阿波罗计划中,美国宇航局就建造了多艘相同的太空飞行器,看起来就像“孪生多胞胎”,在前期飞行准备过程中,“孪生体”被用于训练任务,在执行飞行任务时,被用来模拟在地球模型上的备选方案。根据这些飞行数据,能有效用来统计分析飞行的条件和环境等。

优点有很多,但缺点也客观存在。因飞机技术含量比较高,而且设备昂贵,一旦出现差错,代价会比较大,因此美国空军研究实验室便希望用数字孪生,解决飞机机体的维护问题,于是,从最初的模拟训练到运营维护,数字孪生的应用场景越来越多。后来,工业制造领域企业开始关注数字孪生,比如美国通用和德国西门子,这两家企业关注数字孪生较早,尤其是西门子,可以说是数字孪生的忠实拥泵。

西门子用数字孪生贯穿了产品全生命周期,从产品设计到产线设计,到设备制造方机械设计,再到工厂的规划排产,最后到制造出成品,西门子用数字孪生仿真模拟工厂的实际操作流程。另外,用数字自优化工具,用于减少和计划停机时间的预测性维护工具,和用于机床安全和运行的智能辅助系统,这进一步提高了机床生产效率和可靠性。

由数字孪生的落地实践过程可以看到,工业制造业是数字孪生最早应用的领域,甚至可以说,工业制造就是数字孪生的孵化器,助推了数字孪生的生长。

02

数字孪生贯穿制造全过程

工业制造业承担了数字孪生的孵化,而数字孪生的发展,对制造业发展也有较强的赋能和促进作用。在对制造业赋能上,数字孪生能发挥多种作用,在前期设计上,在数字孪生模型中,对需要制造的产品涉及的各个方面,进行比较系统的设计规划,可以将各方面联系起来,能最大程度实现优化产品设计。

在这个过程中,一旦某个设计环节发生变化,便可以在数字孪生模型中更新设计,重新整合工序,并进行分析和规划。

而到了后期执行环节,可以在数字孪生模型中,对不同的生产策略进行模拟仿真,并进行有效评估,再结合大数据等技术手段,能快速找出相应工序,为下一步执行工序提供参考。并且,在调整策略后,数字孪生模拟仿真整个生产流程,能最大化利用所有资源,尽最大程度发挥所有人员价值,提供企业的盈利能力。

此外,在中间管理和维护环节,数字孪生同样能发挥作用,比如,针对工业场景中高价值的设备和仪器,数字孪生模型能对设备运行状态进行高效判断,及时掌握设备的使用情况,例如数控机床、工业机器人等,根据数据的分析和判断结果,工厂再决定是否需要进行检修和维护。

可以看到,数字孪生贯穿在设计、运维和执行的全部过程,能将过程中涉及的所有要素有效串联起来,跨部门、跨企业之间的协同性也会进一步提高,数字孪生将极大助力提升行业效率。

03

数字孪生优化制造运维

正是有了物理实体和虚拟镜像之间的关联,数字孪生为制造业带来了解决问题的全新视角。具体到运维环节,数字孪生对运营有较大优化作用。

在生产工艺上,传感器布满生产线,传感器创建工艺过程的数字孪生,分析生产环节性能指标,通过对孪生体进行参数调整,可以优化产量,优化生产工艺。在提升质量上,传感器收集到各环节数据,用数字孪生模型对生产过程中各环节进行建模,能精准识别误差,并对出现的误差进行优化。

众所周知,供应链是生产重要环节,针对供应链和物流环节企业,数字孪生模型可以跟踪和分析关键性能指标,比如,货物包装性能、运输车辆、最佳路线等。结合过往实践来看,数字孪生对零库存生产,或者按序生产等有明显效果。

以上是在生产工艺、质量和供应等环节的作用,其实,在进入生产前,数字孪生也能发挥预测性作用,比如,在单个设备和制造过程中,数字孪生能提前识别设备潜在问题,根据问题严重程度判断是否需要检修,这也能间接提高生产效率。随着时间推移,数字孪生收集的数据越来越多,还能对产品性能、分销情况和终端用户,进行深度学习和分析,帮助运维人员改善产品性能和使用体验。

经过几十年发展,随着技术的不断迭代,数字孪生在工业制造业领域应用越来越广泛,有望成为制造业数字化转型的关键技术,加速行业企业的数字化转型。

04

延伸阅读

1.地平线

行业领先的高效能智能驾驶计算方案提供商,致力于通过软硬结合的前瞻性技术理念,研发极致效能的硬件计算平台以及开放易用的软件开发工具,为智能汽车产业变革提供核心技术基础设施和软件开发生态。2020年,地平线开启中国汽车智能芯片的前装量产元年,实现从0到1的突破,目前征程芯片累计出货量已突破150万片,与超过20家车企70款车型达成合作。

2.腾讯云

是腾讯集团打造的云计算品牌,面向全世界各个国家和地区的政府机构、企业组织和个人开发者,提供全球领先的云计算、大数据、人工智能等技术产品与服务,助力各行各业实现数字化升级。目前,腾讯云产品体系比较完善,已经推出了400+款产品,基础设施覆盖全球五大洲26个地区,运营70个可用区,获得了英国标准协会(BSI)ISO22301国际认证等权威认证。

3.戴尔

以生产、设计和销售家用及办公室电脑而闻名,是全球知名的IT整体解决方案及服务供应商,每天向180多个国家和地区用户提供12万台以上的产品,除电脑市场外,同时,戴尔也涉足生产与销售服务器、数据储存设备、网络设备等。自1995年起,戴尔一直名列《财富》杂志评选的“最受仰慕的公司”。2021年10月,入选福布斯2021全球最佳雇主榜,排名第7位。

参考资料:

1.工业元宇宙——数字孪生在制造业中的应用.合规知天下.

本文提供的信息仅用于一般指导和信息目的,本文的内容在任何情况下均不应被视为投资、业务、法律或税务建议。

本文首发于微信公众号:出新研究。文章内容属作者个人观点,不代表和讯网立场。投资者据此操作,风险请自担。

(责任编辑:马金露 HF120)
看全文
写评论已有条评论跟帖用户自律公约
提 交还可输入500

最新评论

查看剩下100条评论

热门阅读

    和讯特稿

      推荐阅读