數(shù)字孿生在制造業(yè)中能發(fā)揮什么作用

數(shù)字孿生將幾何、實(shí)時(shí)遙測、工程分析、傳感器、連接、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和軟件分析集成到一個(gè)統(tǒng)一的空間模型中，以創(chuàng)建一個(gè)活生生的數(shù)字模擬，該模擬可以隨著物理對應(yīng)物的變化而更新和變化。

數(shù)字孿生用于幫助公司改進(jìn)各種業(yè)務(wù)流程，從而在部署之前驗(yàn)證產(chǎn)品或系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期行為，到提高工廠的生產(chǎn)效率或優(yōu)化產(chǎn)品的性能或維護(hù)場。實(shí)時(shí)監(jiān)測所需設(shè)備的狀態(tài)、工作條件或位置，整合過去機(jī)器使用的歷史數(shù)據(jù)，為趨勢分析和診斷提供信息。

在制造業(yè)中，可以創(chuàng)建數(shù)字孿生以專注于制造過程中的單個(gè)組件或?qū)Ｗ⒂谏a(chǎn)線中的單個(gè)設(shè)備。如：生產(chǎn)車間中正在執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃的人、機(jī)、料；供應(yīng)鏈中正在執(zhí)行物流配送計(jì)劃的人、車、貨、場等。此外，數(shù)字孿生可以在制造現(xiàn)場實(shí)施，以監(jiān)控和改進(jìn)整個(gè)生產(chǎn)線，甚至監(jiān)控從產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)到生產(chǎn)的整個(gè)制造過程。

在智能制造的語境下，數(shù)字孿生可以在不同層級發(fā)揮作用：

車間層：它可以通過“物數(shù)融合”實(shí)現(xiàn)“自適應(yīng)生產(chǎn)執(zhí)行”（即黑燈工廠）；

企業(yè)層：能夠?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量、成本、交期和安全環(huán)境保障等維度進(jìn)行過程控制與動(dòng)態(tài)優(yōu)化；

產(chǎn)業(yè)鏈層：則有助于實(shí)現(xiàn)上下游的動(dòng)態(tài)協(xié)同。

在此，舉一個(gè) SMT 工廠車間的例子，幫助大家更好地理解數(shù)字孿生的作用，案例為 Hightopo數(shù)據(jù)可視化搭建的場景。通過 SMT 產(chǎn)線現(xiàn)場所搜集的設(shè)備圖片、設(shè)備布局、廠房布局、廠區(qū) CAD 等信息資料，將產(chǎn)線進(jìn)行等比例建模，還原于三維場景中。

通過三維場景用戶可以直觀的看到廠房內(nèi)物料區(qū)及每一條產(chǎn)線設(shè)備，例如：印刷機(jī)、SPI 檢查機(jī)、貼片機(jī)、回流焊、 AOI 檢測設(shè)備等。AGV 小車、攝像頭、消防設(shè)備、空調(diào)、電視等所在位置以及對應(yīng)的設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)，均可直觀的展示在三維場景之中，通過物聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)場景整體聯(lián)動(dòng)。

以數(shù)字孿生、5G、人工智能等為代表的關(guān)鍵共性技術(shù)，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了物理基礎(chǔ)，為越來越多企業(yè)所重視。而數(shù)字孿生技術(shù)的快速演化，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)，有以下推動(dòng)作用：

1、低成本試錯(cuò)，在虛擬空間上對物理世界的行為進(jìn)行模擬驗(yàn)證，既降低工廠實(shí)際開工發(fā)生的停機(jī)率，又降低傳統(tǒng)物理調(diào)試支付的大量開銷。

2、智能化決策，當(dāng)工廠或產(chǎn)品運(yùn)行突然發(fā)生意外狀況時(shí)，能夠?qū)?IOT 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)分析和仿真模擬充分結(jié)合，預(yù)測未來可能發(fā)生的各種情況，進(jìn)而做出最佳決策。

3、高效率創(chuàng)新，通過對產(chǎn)品生命周期運(yùn)行情況的監(jiān)測，不斷積累產(chǎn)品全生命周期運(yùn)行規(guī)律，進(jìn)而不斷提升產(chǎn)品創(chuàng)新水平，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

未來，隨著傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求的加速，數(shù)字孿生勢必將會(huì)在更多領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用。特別是與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、 人工智能技術(shù)的進(jìn)一步融合，數(shù)字孿生的價(jià)值和作用將會(huì)得到更大的體現(xiàn)。

審核編輯：符乾江