什么是數(shù)字孿生，為什么它對(duì)工業(yè)如此重要?

目前，制造業(yè)正在經(jīng)歷著重大轉(zhuǎn)型，多國(guó)政府為推動(dòng)制造和生產(chǎn)效率的提高也出臺(tái)了相應(yīng)的政策，例如我國(guó)的“中國(guó)制造2025”，德國(guó)的“工業(yè)4.0”。這其中，許多流程和自動(dòng)化改進(jìn)都是使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)在整個(gè)工業(yè)流程和生產(chǎn)資產(chǎn)上實(shí)施和執(zhí)行，分析和控制系統(tǒng)可以優(yōu)化單個(gè)流程并實(shí)時(shí)提高生產(chǎn)效率。

有了從生產(chǎn)車間及設(shè)備上獲取的實(shí)時(shí)信息，工廠管理將從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)洞察力中受益。然而，預(yù)測(cè)和模擬實(shí)物資產(chǎn)的進(jìn)一步潛在效率改進(jìn)只能到此為止。有望提供更高生產(chǎn)效率的最新趨勢(shì)是數(shù)字孿生。什么是數(shù)字孿生？它可以提供什么，以及企業(yè)如何實(shí)施數(shù)字孿生解決方案？本文帶你一探究竟~

數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)字孿生可以代表很多東西，這是一個(gè)包羅萬(wàn)象、具有廣泛的定義術(shù)語(yǔ)。如前所述，你可以創(chuàng)建人機(jī)交互工作流程的數(shù)字孿生，也可以創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字孿生。比如機(jī)場(chǎng)行李處理操作流程的數(shù)字孿生，或是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程中單個(gè)機(jī)器人的數(shù)字孿生。機(jī)器人設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)數(shù)字孿生，來(lái)優(yōu)化機(jī)器人后續(xù)的研發(fā)和運(yùn)營(yíng)。

圖.工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程中單個(gè)機(jī)器人也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生(全景網(wǎng))

無(wú)論您創(chuàng)建什么事物的數(shù)字孿生，它都有可能為您提供前所未有的啟發(fā)。數(shù)字孿生是一種虛擬實(shí)體，因?yàn)樗窃谲浖幸劳写罅繑?shù)據(jù)創(chuàng)建的。從另一個(gè)角度來(lái)看，它是物理實(shí)體的數(shù)字模型。與系統(tǒng)或流程一樣，對(duì)業(yè)務(wù)的更深入理解，可以幫忙工廠發(fā)現(xiàn)潛在可改進(jìn)的問(wèn)題或新的商機(jī)。

過(guò)去，數(shù)字孿生是制造流程的數(shù)字副本，企業(yè)通過(guò)在線仿真、模擬流程的不同運(yùn)行方式，達(dá)到降低成本、提前規(guī)劃的目的。然而，創(chuàng)建物理資產(chǎn)的虛擬實(shí)體需要海量的數(shù)據(jù)。隨著工業(yè) 4.0、IIoT和 AI的發(fā)展，數(shù)字孿生在工業(yè)上的應(yīng)用已成現(xiàn)實(shí)。

數(shù)字孿生的商業(yè)價(jià)值

數(shù)字孿生不僅促進(jìn)了仿真和建模的發(fā)展，也讓大家在流程和運(yùn)營(yíng)上有了新的認(rèn)識(shí)。數(shù)字孿生是一個(gè)可基于真實(shí)數(shù)據(jù)不斷學(xué)習(xí)的平臺(tái)，企業(yè)可以通過(guò)數(shù)字孿生，不斷優(yōu)化其流程、產(chǎn)品功能或是整個(gè)系統(tǒng)。

數(shù)字孿生帶來(lái)的業(yè)務(wù)成果可以是廣泛而多樣的，它使工廠所有者及相關(guān)的供應(yīng)商都能從中受益，比如工廠可以提高生產(chǎn)力、優(yōu)化生產(chǎn)流程、通過(guò)預(yù)測(cè)和預(yù)防事故來(lái)提高生產(chǎn)安全性、降低風(fēng)險(xiǎn)、減少代價(jià)高昂的設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)。

數(shù)字孿生在培訓(xùn)中也發(fā)揮著作用，它可以在一個(gè)安全且不影響生產(chǎn)的情況下幫助新員工充分了解生產(chǎn)流程及各子流程的交互方式。在建廠規(guī)劃階段，利用數(shù)字孿生技術(shù)可以幫助工廠優(yōu)化實(shí)施開(kāi)發(fā)工作。

圖.數(shù)字孿生技術(shù)可以幫助工廠優(yōu)化實(shí)施開(kāi)發(fā)工作（全景網(wǎng)）

數(shù)字孿生應(yīng)用

大多數(shù)專家都強(qiáng)調(diào)了與相關(guān)行業(yè)轉(zhuǎn)型服務(wù)商合作的價(jià)值，以指導(dǎo)企業(yè)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型的早期階段。這其中有很多因素需要考慮，其中首先是從哪開(kāi)始，生產(chǎn)線還是單個(gè)設(shè)備？已經(jīng)擁有的數(shù)據(jù)哪些可以使用？以及是否已經(jīng)實(shí)施了任何人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

格創(chuàng)東智專注于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，是唯一源自半導(dǎo)體制造業(yè)的國(guó)家雙跨平臺(tái)，用領(lǐng)先、可靠、創(chuàng)新的產(chǎn)品和服務(wù)推動(dòng)制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。這里我們用格創(chuàng)的相關(guān)產(chǎn)品來(lái)對(duì)數(shù)字孿生的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

工業(yè)應(yīng)用平臺(tái)生態(tài)框架

格創(chuàng)東智開(kāi)發(fā)了基于工業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)系統(tǒng)框架，該框架涵蓋了資產(chǎn)的整個(gè)生命周期，基于數(shù)字孿生的管理方式，我們可以以此來(lái)構(gòu)建覆蓋企業(yè)全價(jià)值鏈的軟件定義智慧工廠。

圖.格創(chuàng)東智工業(yè)應(yīng)用智能平臺(tái)框架

APaaS智能賦能平臺(tái)

東智APaaS智能賦能平臺(tái)是格創(chuàng)東智提供的面向制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的綜合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)即平臺(tái)即服務(wù)解決方案。平臺(tái)基于東智工業(yè)極客低代碼應(yīng)用平臺(tái)構(gòu)建，將高級(jí)分析、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)與物聯(lián)網(wǎng)解決方案結(jié)合使用，以優(yōu)化從邊緣到云的運(yùn)營(yíng)。平臺(tái)集成了豐富的套件與工具，利用數(shù)字孿生為客戶提供了在數(shù)字領(lǐng)域創(chuàng)建物理生產(chǎn)資產(chǎn)的閉環(huán)數(shù)字副本能力。利用微服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)模塊化封裝，實(shí)現(xiàn)零代碼加編碼混合的敏捷開(kāi)發(fā)，賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，快速構(gòu)建應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

PreMaint設(shè)備健康管理系統(tǒng)

保持生產(chǎn)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行是當(dāng)今高效制造運(yùn)營(yíng)中越來(lái)越重要的一個(gè)方面。意外的設(shè)備停機(jī)會(huì)影響緊張的生產(chǎn)計(jì)劃，導(dǎo)致材料浪費(fèi)。東智PreMaint設(shè)備健康管理系統(tǒng)是聚焦設(shè)備領(lǐng)域的智能管理平臺(tái)，通過(guò)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為工廠維護(hù)團(tuán)隊(duì)提供幫助。PreMaint可以利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)AI+機(jī)理的智能診斷與預(yù)測(cè)性維護(hù)，工程師可以安排維修和更換以適應(yīng)計(jì)劃的停機(jī)時(shí)間。例如，在設(shè)備的邊緣節(jié)點(diǎn)部署傳感器監(jiān)控狀態(tài)特征，通過(guò)AI學(xué)習(xí)算法偵聽(tīng)異常，指示潛在故障早期跡象。

圖.東智PreMaint在設(shè)備的邊緣節(jié)點(diǎn)部署傳感器監(jiān)控狀態(tài)特征

EAP設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)

在半導(dǎo)體設(shè)備自動(dòng)化控制器中，格創(chuàng)東智采用了EAP設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)。自動(dòng)化AI算法根據(jù)來(lái)自連接到生產(chǎn)設(shè)備的傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流構(gòu)建模型副本。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)，控制器從收集的數(shù)據(jù)模式中建立正常行為模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的管理及管制。通過(guò)實(shí)時(shí)掌控設(shè)備狀況，以便快速向相關(guān)團(tuán)隊(duì)提供建議。使用 EAP設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)可以大幅提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品良率并減少相關(guān)的生產(chǎn)成本損失。

總結(jié)

技術(shù)的飛躍帶動(dòng)著工業(yè)制造的發(fā)展。工業(yè)4.0和IIoT已經(jīng)幫助資產(chǎn)所有者和服務(wù)運(yùn)營(yíng)商大幅提高了運(yùn)營(yíng)效率。企業(yè)運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)后，有望進(jìn)一步提高運(yùn)營(yíng)效率、實(shí)現(xiàn)敏捷制造。

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審核編輯 黃宇