期刊介绍
期刊导读
- 08/13大招科技:AI在能源数字化的典型应用场景
- 08/13数字孪生在制造业的应用
- 08/13应用无缝对接带给成套行业的价值——数字新基
- 08/13雀巢扩大AR技术应用:应对疫情,推进数字化升
- 08/13黄南州藏式建筑彩绘数字化保护与传承技术研究
数字孪生在制造业的应用(3)
数字孪生对制造企业的应用价值
IDC在2018年5月发表的《数字孪生网络》报告中指出,到 2020 年底,65%的制造企业将利用数字孪生运营产品和/或资产,降低质量缺陷成本和服务交付成本 25%。
产品数字孪生应用的价值是通过虚实融合、虚实映射,持续改进产品的性能、为客户提供更好的体验,提高产品运行的安全性、可靠性、稳定性,提升产品运行的“健康度”,在此基础上提升产品在市场上的竞争力。同时,通过对产品的结构、材料、制造工艺等各方面的改进,降低产品成本,帮助企业提高盈利能力;而工厂数字孪生应用的价值主要体现在构建透明工厂,提升工厂的运营管理水平,提高整体OEE,降低能耗,促进安全生产等方面。要真正实现工厂数字孪生应用的价值,需要装备用户企业和装备制造企业进行深层次的合作。
GE公司对数字孪生的应用价值给出了一段经典描述:数字孪生通过海量的设计、制造、检测、维修、在线传感器及运营数据来建立和获取信息,运用一系列高保真的计算和基于物理实体的模型,以及高级分析方法来预测资产设备在其全生命周期的健康和绩效。数字孪生模型的准确程度随着时间推移,通过更多数据来对模型进行精炼,以及类似设备部署其数字孪生应用而提升。模型随着数据的持续采集而不断修正。数字孪生模型提供了设备的详细知识,预测对各种可能场景的应对情况,并作为实时参照来构建各种应用系统,以实现优化各类服务,提高绩效和效率,改善运维、供应链和业务运营等业务价值。
数字孪生技术最早的倡导者之一,NASA国家先进制造中心主任John Vickers认为:“数字孪生模型的最终目标是在虚拟环境中创建、测试和生产所需设备。只有当它满足我们的需求时,才进行实体生产。然后,又将实体生产过程通过传感器传递给数字孪生模型,以确保数字孪生模型包含我们对实体产品进行检测所能够获得的所有信息。”
另一篇GE发表于2015年的文章指出:数字孪生模型的优势是通过结合从设计到实时采集设备的数据等相关信息,来对设备在全生命周期进行优化。不仅可以降低原型设计或制造的成本,而且可以通过将实时数据导入数字孪生模型进行分析,从而预测故障,降低维护成本,减少停机时间。
数字孪生的推进策略
数字孪生是制造业推进数字化转型和智能制造的战略举措和现实途径之一。对于制造企业而言,推进数字孪生应用需要建立明确的目标,以价值为导向,建立跨部门的推进组织,结合IT、自动化、研发、仿真、工艺、测试、设备运维等部门的团队,并引入专业咨询机构,务实推进。
数字孪生应用是IT/OT融合的典型应用,要实现虚实映射,需要搭建工业互联网平台,明确应用对象的重点是企业生产的产品,还是工厂,抑或是供应链;面向产品的数字孪生应用重点是支持产品研发、市场推广还是运营维护;面向工厂的数字孪生应用重点是工厂或产线建设期间的虚拟调试,还是工厂运营阶段的可视化与优化。同时,企业需要建立全三维设计、仿真驱动设计的技术基础和组织体系。推进数字孪生需要制定整体规划,但结合具体目标,分步实施,不能搞“大而全”的应用。推进数字孪生应用必须合理把控风险。
埃森哲《数字孪生:打造生力产品,重塑客户体验》白皮书提出了推进数字孪生应用的四个阶段。
在数字孪生的实际应用当中,不可能,也没有必要盲目追求所有数字孪生模型的“高保真”。因为保真度的提升意味着构建数字孪生模型的难度和成本的大幅度提升,同时,对数字孪生模型进行分析的复杂性和耗时也会迅速攀升。数字孪生模型越复杂,也就越难以实现虚实映射的实时性。在实际应用当中,对所有零部件的多物理场都进行复杂的三维仿真耗时很长,往往会进行降阶处理,通过一维仿真对产品的整体性能进行分析。因此,企业需要根据实际应用需求和性能价格比来选择构建不同保真度的数字孪生模型。
数字孪生在制造业的应用前景展望
数字孪生是一个既具有前瞻性,又易于被各界理解的创新理念,数字孪生这个术语本身的“生命周期”会很长,而不是短期流行的时髦词汇。数字孪生理念经过概念炒作阶段之后,会逐渐走向务实推进的阶段。
目前,围绕数字孪生技术的讨论更多地还集中在概念探讨阶段,我国制造企业真正开展的实际应用还处于初期阶段。正如前一阶段各方面热议,工业互联网缺乏“杀手级”应用一样,企业也应该在产品数字孪生和工厂数字孪生领域找到自己的“杀手级”应用。
文章来源:《数字技术与应用》 网址: http://www.szjsyyyzz.cn/zonghexinwen/2020/0813/562.html