Цифровой двойник: установка « цифрового двигателя» для производства

Под влиянием волны интеллекта обрабатывающая промышленность претерпевает глубокие изменения. Среди них цифровые двойники, как ключевое средство достижения глубокой интеграции физического мира и информационного мира, постепенно становятся основной движущей силой для содействия развитию Индустрии 4.0. Он предоставляет беспрецедентные возможности для оптимизации производственных процессов и инноваций, создавая виртуальные модели, которые сильно синхронизированы с реальными объектами.

01 Слияние виртуального и физического: что такое цифровой двойник​

Цифровой двойник - это сложная система, основанная на таких технологиях, как трехмерное моделирование, Интернет вещей, большие данные и искусственный интеллект. Его суть заключается в создании динамического, интерактивного цифрового отображения для физических объектов или процессов, которое обеспечивает взаимодействие в реальном времени и синхронизацию данных в виртуальном пространстве. В цифровом двойнике состояние оборудования, производственный процесс, планирование ресурсов и другая информация точно восстанавливаются, образуя визуальное, управляемое, оптимизируемое цифровое зеркало.

В производственном сценарии цифровые двойники не ограничиваются моделированием отдельных устройств или продуктов, но могут распространяться на всю производственную линию, весь цех и даже на операционный уровень предприятия в целом. Интегрируя данные из нескольких источников и используя интеллектуальные алгоритмы, цифровые двойники могут обеспечить цифровое управление всей цепочкой от управления устройством, планирования производства до координации цепочки поставок.

02 Сценарий применения: как цифровые двойники меняют производственные цепочки​

Планирование и строительство: от « сначала построить после испытания» до « сначала попробовать после строительства»

Традиционное заводское строительство зависит от дизайна чертежей и ввода в эксплуатацию на месте, есть такие проблемы, как длительный цикл, высокая стоимость и трудности корректировки. Технология цифрового двойника позволяет компаниям выполнять макет завода, проектирование производственных линий и проверку процессов в виртуальной среде, заранее выявляя потенциальные конфликты и узкие места. Благодаря многоколесному моделированию и оптимизации в виртуальной среде предприятия могут значительно сократить переработку и отходы ресурсов в фактическом строительстве и достичь эффективной цели « строительство - ввод» в эксплуатацию.

Производственные операции: от опыта к данным

На этапе реализации производства цифровые двойники могут собирать информацию о состоянии оборудования, потоке материалов, потреблении энергии и т. Д. В режиме реального времени, а также демонстрировать весь процесс производства через визуальный интерфейс. Основываясь на анализе данных в реальном времени, система может динамически оптимизировать производственные планы и повысить эффективность использования ресурсов. В то же время цифровые двойники поддерживают быстрое позиционирование и обработку аномалий, повышая прочность и гибкость производственных систем.

Предсказуемое обслуживание: от пассивной реакции к активной профилактике

С помощью датчиков и периферийных вычислительных узлов, установленных на устройствах, цифровые двойники могут постоянно контролировать рабочее состояние ключевых компонентов и прогнозировать потенциальные сбои с помощью моделей машинного обучения. Эта модель прогнозного обслуживания на основе данных может значительно сократить время незапланированного простоя, продлить срок службы оборудования и сократить затраты на прерывание производства и техническое обслуживание из - за внезапных сбоев.

Гибкое производство: поддержка индивидуального и многопрофильного производства

Цифровые двойники обеспечивают мощную поддержку гибкого производства в небольших количествах и различных видах. Благодаря виртуальной отладке и параметризированной конфигурации предприятия могут быстро переключаться на производственные задачи различных продуктов на одной и той же производственной линии для достижения эффективной работы « первой линии мультипродуктов». Эта способность особенно применима к отраслям с высоким индивидуальным спросом, таким как автомобили, бытовая техника и т. Д., Чтобы помочь предприятиям удовлетворить индивидуальный рыночный спрос при сохранении эффекта масштаба.

03 Технологические достижения: реальная ценность цифровых технологий​

Применение цифровых технологий - близнецов приносит предприятиям множество преимуществ. С точки зрения эффективности производства, благодаря виртуальной отладке и оптимизации процесса, комплексная эффективность оборудования (OEE) может быть значительно улучшена, а производственный ритм еще больше сжат. В области контроля качества мониторинг данных в режиме реального времени и механизмы обратной связи помогают снизить процент плохих продуктов и повысить согласованность продукции.

Что касается управления ресурсами, цифровые двойники поддерживают тонкое управление такими элементами, как энергия, материалы и рабочая сила, эффективно снижая потребление ресурсов на единицу продукции. На уровне устойчивого развития, создавая модели потоков энергии и углерода, предприятия могут добиться низкоуглеродного и зеленого преобразования производственных процессов.

04 Перспективы на будущее: направление развития цифровых двойников​

По мере того, как технологии 5G, искусственного интеллекта и периферийных вычислений продолжают созревать, цифровые двойники расширяются от одноточечных приложений до полных цепочек создания стоимости. В будущем цифровые двойники не будут ограничиваться производственным звеном, но также будут охватывать все бизнес - процессы, такие как исследования и разработки, продажи и услуги, формируя цифровую магистраль, которая проходит через весь жизненный цикл продукта.

Кроме того, платформа - близнец, основанная на облачной архитектуре, будет способствовать совместному производству между предприятиями и регионами и содействовать цифровому сотрудничеству в промышленной экологии. Что касается стандартизации и безопасности, отрасли срочно необходимо создать единую модель данных и протокол взаимодействия для обеспечения совместимости и надежности цифровых двойников в различных сценариях.

​05 Заключение​

Цифровые двойники становятся основным двигателем цифровой трансформации производства. Он помогает предприятиям принимать более точные решения, более эффективно работать и более гибко реагировать, создавая интеллектуальные системы, которые объединяют реальность. При непрерывном совершенствовании технологической системы и непрерывном расширении сценариев применения цифровые двойники, как ожидается, еще больше подтолкнут обрабатывающую промышленность к интеллектуальному, зеленому и сервисному направлению и придадут новый импульс глобальным промышленным изменениям.