数字孪生车间是什么?有什么软件或系统比较好用吗?

何为数字孪生?这一文带你全面了解数字孪生!数字孪生是跨越其生命周期的对象或系统的虚拟表示,从实时数据更新,到使用仿真、机器学习和推理来帮助决策。

1991年,耶鲁大学计算机科学教授DavidGelernter首次提出了数字孪生的概念。然而,密歇根大学MichaelGrieves博士被认为是2002年首次将数字孪生概念应用于制造业,并正式宣布了数字孪生的软件概念。最终,美国国家航空航天局的技术专家JohnVickers在2010年引入了数字孪生这个术语。

数字孪生是一种虚拟模型,旨在准确反映物理对象。研究对象配备了与重要功能领域相关的各种传感器。这些传感器产生有关物理对象性能不同方面的数据,然后将该数据转发到处理系统并应用于数字副本。

一旦获得此类数据,虚拟模型可用于运行模拟、研究性能问题并带来可能的改进,所有这些都是为了产生有价值的见解,然后可以将其应用回原始物理对象。

根据产品放大倍数的不同,有多种类型的数字孪生,这对数字孪生最大的区别在于应用领域。以下通过数字孪生的类型来了解差异以及它们的应用方式。

1、组件孪生/零件孪生

组件孪生是数字孪生的基本单元,是功能组件的最小示例。零件孪生也大致相同,但属于不太重要的组件。

当两个或多个组件一起工作时,它们就形成了所谓的资产。资产孪生让人们可以研究这些组件的交互,创建大量可以处理的性能数据,然后转化为可操作的步骤。

3、系统孪生或单元孪生

下一级别的放大将涉及系统孪生或单元孪生,这使人们能够看到不同的资产如何组合在一起形成一个完整的功能系统。系统孪生提供有关资产交互的可见性,并可能建议性能增强。

过程孪生(放大的宏观层面)揭示了系统如何协同工作以创建整个设备设施。这些系统是否都同步以最高效率运行,或者一个系统的延迟会影响其他系统?流程孪生可以帮助确定最终影响整体效率的精确时序方案。

现实世界有多大,数字孪生的世界就有多大,甚至,更大。数字孪生现今还是个在发展早期的领域,我们在努力把过去十年积累的技术和经验,转化为能被更多人使用的能力和服务,应用在智慧城市多个方面。

而5G开启“万物互联”的时代,使得人类的连接技术到了前所未有的高度,在云和端之间建立更紧密的连接下,更多的数据将被采集并集中在一起。这些数据,可以帮助构建更强大的数字孪生体。

未来,希望能通过数字孪生,让所有人都更好更容易地认知、管理和创造数字化的新世界。

  随着消费模式的转变,催生制造业转型升级,工业4.0的概念也应运而生。工业4.0智能制造的关键技术包括:物联网IoT,AI和机器学习,边缘计算,数字孪生,云计算,网络安全等。今天跟大家分享的是基于Tecnomatix的生产制造数字孪生解决方案,可广泛应用于各制造业的智能生产。

  什么是生产数字孪生

  数字孪生是基于现实物理世界,在虚拟空间里构建数字化仿真模型,并在两者之间建立一定映射、交互关系。不同学科可以根据自身的需求建立不同的数字孪生体;但如果按照产品生命周期进行划分,可以分为产品数字孪生、生产数字孪生、运行数字孪生。其中生产制造孪生是数字孪生中最为关键一环,对产品孪生(上游数据源头)和运行孪生(下游运营管理)起着承上启下中间桥梁的关键作用。

  Tecnomatix 是一套全面的数字化制造解决方案组合,其中包含数字孪生制造管理平台和若干个多学科数字孪生应用工具,具备全面结构化、模型化、可视化工艺协同和管理能力。

  生产制造数字孪生整体方案

  生产制造数字孪生整体方案包含数字孪生平台、数字孪生工具应用、外部信息化系统及物理设备这3部分,他们的业务关系如下图所示:

  生产制造数字孪生价值总结

  1.TCM数字孪生管理平台

  实现设计、工艺与制造信息链路打通:

  (1)打通上下游信息链路,实现端到端业务集成;

  (2)构建制造资源库、工艺模板库,实现企业级统一的工艺资源和知识的管理;

  (3)建立全球多工厂管理体系,制造工艺规范在全球化多工厂统一复制、快速应用;

  (4)支撑柔性化制造,快速响应多品种、小批量的个性化订单需求。

  2.数字孪生工具应用

  实现多学科协同及闭环验证:

  (1)数字孪生技术应用,引入数字化双胞胎技术,提前验证和优化产品设计和工艺。

  (2)工厂物流、生产能力的IE分析和验证,实现精益化生产;

  (3)工厂虚实互联,通过虚实互联技术,实现虚拟工厂对物理工厂的仿真验证、实时展示和监控,并通过物理工厂运营数据不断提升仿真模型精度。

  集成、沉浸式 3D 环境,直接连接到仿真模型:

  (1)尽早获得车间体验,同时仍处于规划阶段;

  (2)通过沉浸于生产设施来降低旅行成本;

  (3)可以在工厂的任何地方与设备进行交互,而不会有受伤的风险;

  (4)赋能企业智能制造人才培养。

  本此分享生产数字孪生解决方案是较为通用的解决方案。面对具体客户时,需要根据客户需求及应用场景设计出具有针对性的最佳解决方案。

  能科科技股份有限公司,成立于2006年12月,2016年10月在上交所上市(股票代码:603859.SH)致力成为制造业企业的数字化转型合作伙伴,围绕工业互联网经营生态,围绕全流程数字孪生组织能力,以生产力中台为基础,建设新时代企业应用服务基础设施,赋能客户实现智能制造转型与数字化运作。

  素材提供:陈涛 排版执行:石慧

  六大精彩案例赏析,一起来学习一下!

   作者简介 本文改编自《数字孪生及车间实践》(作者:陶飞,戚庆林,张萌,程江峰)。由清华大学出版社-智造苑原创,数字化企业经授权发布。本文头图来自ansys。

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