近年來(lái)，工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈之類的詞匯成為各行各業(yè)的焦點(diǎn)，當(dāng)然也包括數(shù)字孿生(Digital Twin)。
數(shù)字孿生(Digital Twin)是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。
那么，數(shù)字孿生到底是什么呢?它會(huì)出現(xiàn)在哪些地方?它是如何工作的?今天我們以菲尼克斯電氣為載體對(duì)它進(jìn)行深入的追蹤了解。Frank 是菲尼克斯電氣在工業(yè)4.0方面的資深專家。多年來(lái)，他一直活躍在數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化和工業(yè)4.0的相關(guān)領(lǐng)域，非常了解菲尼克斯電氣在此方面的成果。我們與Frank一起在菲尼克斯電氣開始了一場(chǎng)“尋寶活動(dòng)”，尋找隱藏在菲尼克斯電氣各個(gè)產(chǎn)品線中的數(shù)字孿生。
隱形的存在
如果問(wèn)數(shù)字孿生最明顯的特點(diǎn)是什么，那就是它幾乎是隱形的，你似乎看不見它的存在。無(wú)論你去哪里尋找，都會(huì)得到這樣一個(gè)提示 “我們看到的其實(shí)并不是它。或者說(shuō)，最多只是它的一部分。”聽起來(lái)有些奇妙的數(shù)字孿生世界為什么幾乎是隱形的呢?一方面，數(shù)字孿生家族中的成員們頗為謹(jǐn)慎，不張揚(yáng)。另一方面，實(shí)際上來(lái)自未來(lái)數(shù)字世界的這一傳奇到目前為止并未廣泛流傳。
完善數(shù)據(jù)
第一站請(qǐng)跟隨小編前往Bad Pyrmont，這里坐落著印刷電路板和控制產(chǎn)品的生產(chǎn)基地。Markus Becker所在的業(yè)務(wù)部門負(fù)責(zé)接口組件的機(jī)電開發(fā)，該團(tuán)隊(duì)同時(shí)負(fù)責(zé)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)。“跟我們?cè)谝黄穑鷮⒑茈y找到數(shù)字孿生。”這位專家向我們打招呼，“至少不是完整的數(shù)字孿生。”
我們目前在做的是數(shù)據(jù)記錄的結(jié)合
“除了產(chǎn)品的研究和開發(fā)之外，我們?cè)诠ぷ髦羞€將機(jī)械和電子3D數(shù)據(jù)匯總在一起，并通過(guò)附加信息來(lái)豐富此數(shù)據(jù)。比如連接設(shè)備或工具的接口或功能，這些接口或功能在使用過(guò)程中是必需的，但并未包括在開發(fā)過(guò)程中。”此外，Markus Becker和他的同事同樣做了數(shù)據(jù)記錄，以便使最終得到的數(shù)字圖像在開關(guān)柜構(gòu)造中變得更加實(shí)用。“談到各種數(shù)據(jù)記錄的匯總，我們還需要檢查可能產(chǎn)生的誤差，正確的連接和接線說(shuō)明，并保存原理圖。要檢查導(dǎo)軌上可容納多少物品，查看安裝導(dǎo)軌的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及工具和機(jī)器結(jié)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)集會(huì)發(fā)送給客戶，例如面板制造商。”
進(jìn)行培訓(xùn)
在布隆伯格，我們找到了數(shù)字孿生的下一個(gè)蹤跡。精益價(jià)值部門隱藏在一個(gè)小工業(yè)園區(qū)，辦公樓的外觀相當(dāng)不顯眼。
部門主管是33歲的工藝工程師Marlies Achenbach，她同樣向我們表示歉意：“在這里，你最多能找到數(shù)字孿生的一部分。”但我們隨后發(fā)現(xiàn)，這里有特別令人興奮的驚喜。因?yàn)榫鎯r(jià)值部門一直致力于優(yōu)化流程，特別是在生產(chǎn)和物流方面。“我們訓(xùn)練同事們要有很高的工作效率，工作時(shí)要有秒表在手。精益意味著精簡(jiǎn)，這正是我們的任務(wù)。這不僅僅是為了節(jié)省開支，我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化。”價(jià)值鏈也介入其中，運(yùn)用于處理制造商執(zhí)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和SAP環(huán)境中的ERP數(shù)據(jù)。
Marlies Achenbac在必要時(shí)查看秒表
Marlies Achenbach解釋說(shuō)：“我們不僅考慮我們公司生產(chǎn)中的流程，同時(shí)也支持在供應(yīng)鏈中的合作伙伴，即供應(yīng)商。例如擴(kuò)展工作臺(tái)，我們有意識(shí)地對(duì)合作伙伴的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了精簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)，并在設(shè)備更新時(shí)對(duì)他們進(jìn)行培訓(xùn)和指導(dǎo)。在優(yōu)化過(guò)程中，我們模擬了數(shù)字工廠中的物料流。”在這里，我們找到了相對(duì)完整的數(shù)字孿生。未來(lái)，我們的理想是2D或3D數(shù)字工廠，將機(jī)械工程的CAD數(shù)據(jù)和企業(yè)的SAP數(shù)據(jù)相結(jié)合，開發(fā)仿真程序以優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。
操作與控制
數(shù)字孿生在投入生產(chǎn)時(shí)具有非常明顯的效果。在用于印刷電路板的生產(chǎn)線上，沒(méi)有中央控制單元控制生產(chǎn)，但是數(shù)字孿生的DNA包含了有關(guān)生產(chǎn)步驟及其順序的所有信息。
Dr. Till是生產(chǎn)部門的負(fù)責(zé)人，他向我們解釋了這一智能轉(zhuǎn)變的意義：“每種產(chǎn)品的數(shù)據(jù)都被輸入至RFID芯片上。現(xiàn)在，這臺(tái)運(yùn)輸機(jī)在工作站之間進(jìn)行運(yùn)送。運(yùn)輸機(jī)的路線和工作內(nèi)容都在它的內(nèi)置芯片中，比如它可自主控制以給所需的貨物做標(biāo)簽，它可自主地精確管理工作步驟，直到設(shè)定的工作全部完成為止。這能讓我們進(jìn)行高效操作，為訂單添加相關(guān)屬性和組件，確保了產(chǎn)線的最大靈活性。”
機(jī)器自主控制
“借助數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)和與其協(xié)調(diào)的機(jī)器技術(shù)，基本可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)批量生產(chǎn)。”糾正說(shuō)，“當(dāng)然，如果不是真正的大規(guī)模生產(chǎn)，我們將不得不再次進(jìn)行集中控制。但是對(duì)于大批量的生產(chǎn)，數(shù)字孿生有著巨大潛力，數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)就能充分體現(xiàn)出來(lái)了。”他補(bǔ)充說(shuō)，“數(shù)字化使系統(tǒng)本身具有極高的模塊化特性，因?yàn)樗试S我們根據(jù)需要交換或添加不同的工作站，而不會(huì)限制和影響正在進(jìn)行的操作。這使我們能夠快速響應(yīng)新的要求或?qū)F(xiàn)有操作進(jìn)行小規(guī)模中斷，生產(chǎn)的過(guò)程也更加穩(wěn)定。“數(shù)據(jù)控制了系統(tǒng)和設(shè)備，未來(lái)更好的情況是，數(shù)字的孿生已經(jīng)完成，并且知道它的孿生“兄弟”在未來(lái)所發(fā)展成的樣子。
經(jīng)過(guò)今天的追蹤行動(dòng)，大家是不是對(duì)數(shù)字孿生有了初步的印象?隱身而關(guān)鍵，隱秘而偉大。下一期我們將繼續(xù)探尋隱藏在生產(chǎn)制造中的數(shù)字孿生，認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生的更多面。
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