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铭说 | 数字世界打造孪生工厂

2019-10-15

今天的数字化技术正在不断地改变每一个企业。未来,所有的企业都将成为数字化的公司,这不只是要求企业开发出具备数字化特征的产品,更指的是通过数字化手段改变整个产品的设计、开发、制造和服务过程,并通过数字化的手段连接企业的内部和外部环境。

随着产品生命周期的缩短、产品定制化程度的加强,以及企业必须同上下游建立起协同的生态环境,都迫使企业不得不采取数字化的手段来加速产品的开发,提高开发、生产、服务的有效性以及提高企业内外部环境的开放性。

这种数字化的转变对于传统的工业企业来说可能会非常困难,因为它同沿用了几十年的基于经验的传统设计和制造理念相去甚远。设计人员可能不再需要依赖于通过开发实际的物理原型来验证设计理念,也无需通过复杂的物理实验才能验证产品的可靠性,不需要进行小批量试制就可以直接预测生产的瓶颈,甚至不需要去现场就可以洞悉销售给客户的产品运行情况。

这种方式,无疑将贯穿整个产品的生命周期,不仅可以加速产品的开发过程,提高开发和生产的有效性和经济性,更有效的了解产品的使用情况并帮助客户避免损失,更能精准的将客户的真实使用情况反馈到设计端,实现产品的有效改进。

而所有的这一切,都需要企业具备完整的数字化能力,而其中的基础,就是数字孪生,即Digital Twin技术。

那么,什么是数字孪生呢?孪生工厂和传统工厂又有哪些差异?未来孪生工厂将如何助力我们的各行各业发展?下面,就让葛铭(杭州百子尖科技股份有限公司董事长)葛老师来告诉我们。

数字孪生,顾名思义,是指针对物理世界中的物体,通过数字化的手段来构建一个数字世界中一模一样的的实体,藉此来实现对物理实体的了解、分析和优化。

孪生工厂从字面上非常容易理解,孪生就是复制人类非常聪明,希望打造一个孪生的世界数字孪生概念并不是特别新的概念,上世纪美国国防部就已经提出这个概念,当时更多用于军事领域,近两年数字孪生逐渐走入民用,因此在社会上流传得比较火爆。

孪生工厂可以打一个比喻,例如:一些复杂的工厂对于普通老百姓或基层工程师难以去理解或掌控,利用目前先进的数字化技术,我们将其复原出来,像镜子一样展现在我们面前。其主要的目的是如何将一个真实的东西用数字化的技术呈现出来在数字化世界我们可以做自己想做的事情,而不去干扰真实的对象。

数字孪生底层需要以下几方面内容:

1,建设一个非常好的针对真实对象的模型

2,由于数字孪生需要互动,所以其需要很多传感器。

3,获取数据后,我们需要进行分析数据的工作,所有数据要处理分析

三方面内容构成现在一般意义上的数字孪生,但其实每一个方面的内容也非常多。

自从计算机被发明后,仿真技术就出现了,它距今已有很多年历史。在仿真技术出现前,如果要设计化工厂非常危险的,甚至可能会发生爆炸通常我们在正式设计建设前,我们有小试装置”,进行一些相关的实验或试验性生产,查看工艺是否流畅;在小试装置”基础上,进行中试装置”,“中试装置更接近于真实的装置,但体量还是远远小于真实装置;在进行长期的实验和调整后,最后再设计建设真实的装置。即使是长期的试验也避免不了在实际设计建设中出现危险的可能性。

大型炼油化工厂内部结构非常复杂,我们针对进行一些研究可能比较耗时耗力,此外,很多实验培训,我们不敢贸然直接到实物上完成于是聪明的人类希望制造出高度逼真的仿真工厂,在计算机上进行实验,这样可以大大减少成本,减少对正常生产的影响,降低危险

数字孪生不仅应用于工厂,飞行员在培训时需要进行飞机的模拟驾驶,模拟驾驶的模拟器中所有动力学特性要与飞机真实在空中飞行是一样的,飞行员要与驾驶舱产生互动,要让飞行员有一个真实的飞行体验环境中。实际上,数字孪生可以运用于工业、航天航空、医学治疗等各行各业。

总体来看,数字孪生技术还处在早期阶段,要实现成熟应用,还需要克服很多困难。但可以肯定的是,在数字时代的未来,数字孪生将完全改变我们发现、认知和改造世界的方式

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