数字孪生技术在制造业中的应用:行业专业人士必须知晓的5大优势

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数字双胞胎这一术语似乎直接源自科幻小说,但当你真正了解到这一技术对制造商的意义时你就会意识到,这项技术不仅仅令人激动,同时也具有颇具价值。

想象一下数字化模型……

从非常高的层面上而言,在制造行业中,数字化双胞胎概念代表的是一个与实际生产车间几乎完全相同的环境,这两者之间唯一的区别就是这个环境是一个完全虚拟的数字化环境。这一复制品可为工作环境或整个工厂中的某一特殊部门而创建,用于模仿、预测并优化制造流程的各个部分。

建模并不是新技术…,它只是第四代工业革命的一部分。

在一个数字化双胞胎技术环境中实施的先进技术推动工具和能力可能包括物联网(IoT)、人工智能(AI)、高级分析法等等。例如,数字化双胞胎利用机器学习能力生成多种情况的精确预测信息,这些情况可能发生在或可能不会发生在生产车间内;这些预测信息帮助相关人员根据预测性能从不同的备选方案中确定最终的备选方案、为多种最糟糕情况做好准备并对意外事件进行分析。

相关示例与数据

数字孪生技术一个很好的应用案例源自新加坡,新加坡本身有一个支持城市规划者的模型。

截止到2024年,数字孪生概念应用的增长率预计将达到35%,而且根据Gartner的最新调查结果,目前应用物联网技术的众多组织中,采用数字孪生技术或计划在未来一年内采用该技术的组织达到了75%。

Source: Grand View Research

数字孪生技术在制造业中的应用

列出数字孪生技术带来的所有美好可能性后,就能轻松列出在制造业优化过程中可能不采用数字孪生技术的各种方式。事实上,我几乎找不到永远不会采用数字孪生技术的制造情况。

工业4.0技术依赖于数字孪生技术。通过添加特定资产的传感器、收集数据、建立数字化复制品并运用基于机器的智能,制造商可以实时了解这些资产在真实环境中如何运转。然后,制造商就可以自信地作出明智的决策并提高经营绩效。

数字孪生技术可以用于分析材料消耗情况,从而降低成本、识别低效情况、模仿工具跟踪方法等等。制造商可以为某些具体的设备项目和工具、整个产品或系统、整个程序或希望在生产车间作业过程中优化的任何项目创建一个数字化克隆产品。

有时,数字孪生可以是一个原创产品,而有形产品则依据数字仿真品进行创建。有时,有形产品已经存在,但可对其进行复制,然后利用数字化技术以多种方式定制一个有形产品。

随着物联网解决方案在制造业中的应用越来越广泛,控制这些已连接设备以形成一种数字孪生技术的下一阶段工作变得更加轻松。现今的制造业市场都对运用这些解决方案的优势有所了解,而这为实施明智的方法奠定了基础。 

目前的一些特殊使用案例远比其他案例更加突出。

 

我们已经识别了5个改变制造业的主要数字孪生技术优势。

虽然很多使用案例已经显示了很多关于数字孪生技术的优势,但对制造商而言,下面5个优势更加重要:

  1. 流程控制与管理:如果已经为制造车间的每个资产创建了一个数字孪生,则可能控制并管理整个制造流程。一个流程的表现被称为一个数字主线,其包括每个操作、设备、材料和与这些对象相关的生产历史的数字化表现。这种数字化表现技术能够使制造商以更高效的方式管理并控制制造流程中的每个步骤,并且在考虑到所有变量的情况下进行必要的调整。此外,这种数字化表现技术将改善审计和质量工序中的关键部分,即可见性和可追溯性。
  2. 可见性:数字孪生技术能够使制造商知晓每个资产在工厂车间中的位置、状态和条件。不管生产环境或想要追踪的资产数量多么大、多么复杂,数字孪生技术都能使制造商对整个工厂的增益控制水平降低到每个颗粒状身份和对象的水平。
  3. 工厂经营:数字孪生技术允许制造商采用可控的智慧型生产链并使工厂负责人直接访问并概览生产车间。如果有任何不当之处,工厂负责人可实时检测问题、识别原因并给出合适的解决方案建议。
  4. 假定场景:一个AI驱动型软件可以对大量情况作出评价并给出最佳规划建议。为此,可采用制造流程的一个数字化模型,该模型包括数字孪生。每日运行多个“假设”情况能够使制造商更好地处理计划变化、意外紧急订单并响应生产线故障。
  5. 分析和预测:不仅分析未来的情况并做好准备,还分析制造商在制造流程中可能采取的下一步骤。机器学习能力能够使制造商对比不同模式的绩效结果、分析每个维护问题和多个可能结果的瓶颈问题并且根据数据分析结果做出教育决策。你可以学习文中所述的5个具体使用案例,这样你就可以更深入地了解本文正在讨论的几个预测类型。

总结: 

在本文中,我只调查了几个数字孪生概念为高级制造商带来的优势,但如果你的工厂数字化并完全采用本概念后,你会有更多的收获。工厂数字化并完全采用本概念后将提高工厂的灵活性并增强你的竞争优势。数字孪生可能是实物资产的一个虚拟复制品,但它却是能够带来好的结果并节约制造成本。

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