未来已来？数字孪生对于制造业意味着什么？

随着新一代的ICT技术的快速发展，很难想象数字化转型将把制造业带向何处，但是数字孪生技术可以帮助制造企业了解现在生产线上正在发生什么，并预测未来将发生什么，这对于最大化OEE、优化生产率和提高业务盈利能力至关重要。

数字孪生技术是目前数据化转型中最重要的技术之一。数字孪生通过全新的方式可以让制造企业洞察工厂的生产线和制造过程的所有方面，利用这些洞察可以做出更好的决策。此外，还可以通过动态重新校准设备、生产线、流程和系统，实现决策过程的自动化。简而言之，数字孪生技术提供了虚实结合的全新视角，能够查看、探索、评估物资资产、流程和系统。有了这种能力，就有可能准确地了解现在正在发生什么，以及将来会发生什么。

什么是数字孪生技术？

根据工信部标准化院发布的2020版《数字孪生应用白皮书》中的定义是：数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，借助历史数据、实时数据、以及算法模型等，模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程的技术手段。

这是一种适用于广泛环境的技术，包括在整个产品制造生命周期和产品使用过程中对产品进行监控，可应对人们预料之外、想不清楚的突发事件。

在制造业中，可以在不同的层面上使用数字孪生技术：

• 配件层面 - 专注于制造过程中单一的、高度关键的组件；
• 资产层面 - 在生产线上创建单个设备的数字孪生体；
• 系统层面 - 使用数字孪生体监测和改善整个生产线；
• 工艺制造层面 - 这着眼于整个制造过程，从产品的工艺设计和开发，到制造和生产。它还适用于产品进入使用过程中的使用数据监控，以及未来产品的研发。

数据孪生是一种模拟吗？

不完全是。数字孪生是从数字感知和模拟开始的，但是数字模拟和数字孪生体之间的区别是实时更新。

通过模拟，工程师可以对物理资产的模拟版本进行测试和评估。然而，模拟是静态的。换句话说，除非工程师在模拟中输入新的参数，否则它无法跟上实际资产运行的步伐。另一方面，数字孪生体从物理资产、流程或系统接收实时更新。因此，工程师进行的测试、评估和分析工作是基于真实世界的条件。随着数字孪生体的状态从真实世界接收新的数据而动态地改变，它逐渐变得成熟，产生更加准确和有价值的输出。

数字孪生技术是如何工作的？

从客户订单、生产计划、来料配料、生产工艺、产线制造/检验、下线到入库，制造的每个环节都有可能遇到意外的事件。事件发生时，人们往往不能马上想清楚这些事件为什么发生，或者如何来处理。那么我们看看数字孪生体在发生事件的时候会怎么做，它首先会捕捉到这些事件，其次使用实时数据去发现问题，然后结合全生命周期的数据追溯问题发生的原因，最后利用历史数据和知识库，用模型和仿真的手段去评估各种可能的做法，去模拟、验证、预测，找到答案。

数字孪生的一些典型应用

• 通过实时监控产品，优化制造过程；
• 加强产品过程可追溯性；
• 提升质量过程控制、产品校验、测试水平；
• 使用预测性维护来维护设备、生产线和设施；
• 提高各业务系统之间的数据和业务融合水平；
• 设备远程故障排除，无论何时何地。

总结

数字孪生技术可以实时监控制造组件、资产、系统或流程，能够更深入地了解工厂的生产线和制造相关过程中正在发生的事情；可以通过机器学习，充分运用实时数据和挖掘历史数据，可以在问题发生之前识别问题并预测未来结果。这些预测包括现有参数阈值内的结果以及这些参数发生变化时的结果；使用虚拟现实、增强现实、 3D图形以及数据建模来构建流程、系统、服务、产品或其他物理对象的虚拟模型，实现远程故障排除和支持。

数字孪生技术为制造业企业的好处

• 提高设备和生产线的可靠性
• 通过减少停机或浪费时间和提高性能，改进OEE
• 提高生产率
• 降低各个领域的风险，包括产品可用性、市场声誉等
• 通过在故障发生前预测维护问题，降低维护成本
• 更快的生产时间
• 大规模定制、混合制造、小批量制造等新商机
• 提高产品质量，增强产品性能
• 更有效率的供应链和交付链
• 提高利润

数字孪生技术从新型走向成熟，可以在中期和长期为制造企业的业务带来上述好处。此外，目前数据孪生的应用需求呈增长趋势，尤其是在全球高端制造和军工制造企业中。

来源：汇博机器人公众号