數(shù)字孿生模型在制造中的作用

       

       1.預見設計質量和制造過程：通過建立數(shù)字孿生模型，任何零部件在被實際制造出來之前，都可以預測其成品質量，判斷其是否存在設計缺陷，比如零部件之間的干擾、設計是否符合規(guī)范等。通過分析工具找到產生設計缺陷的原因，并直接在數(shù)字孿生模型中修改相應的設計，再重新進行質量預測，直到問題得以解決。 在實際制造系統(tǒng)中，只有當全部流程都無差錯時，生產才能得以順利開展。通常在試用之前要將生產設備配置好，以實現(xiàn)流程驗證，判斷設備是否正常運轉。然而，在這個時候才發(fā)現(xiàn)問題可能會引起生產延誤，并且這時解決問題所需要的費用將遠遠高于流程早期。 當前自動化技術應用廣泛，最具顛覆性意義的是用機器人來替代工作人員的部分工作，投入機器人的企業(yè)必須評估機器人能否在生產過程中準確地執(zhí)行人的工作，機器人的大小和工作范圍是否會對周圍的設備產生干涉，以及它會不會傷害到附近的操作員。機器人的投入成本較大，因此十分有必要在初期便對這些問題進行驗證。 較為高效的途徑是建立與制造流程對應的數(shù)字孿生模型，其具備所有制造過程細節(jié)，并可在虛擬世界中對制造過程進行驗證。

       

        2.推進設計和制造高效協(xié)同：借助數(shù)字孿生模型可以設計出包含所有細節(jié)信息的生產布局圖，包括機械、自動化設備、工具、資源甚至是操作人員等各種詳細信息，并將之與產品設計進行無縫關聯(lián)。比如在一個新的產品制造方案中，所引入的機器人干涉了一條傳送帶，布局工程師需要對傳送帶進行調整并發(fā)出變更申請，當發(fā)生變更時，同步執(zhí)行影響分析來了解生產線設備供應商中，哪些會受到影響，以及對生產調度會產生怎么樣的影響，這樣在設置新的生產系統(tǒng)時，就能在需要的時間內獲得正確的設備。 基于數(shù)字孿生模型，設計人員和制造人員實現(xiàn)協(xié)同，設計方案和生產布局實現(xiàn)同步，這些都大大提高了制造業(yè)務的敏捷度和效率，幫助企業(yè)應對更加復雜的產品制造挑戰(zhàn)。 

       

        3.確保設計和制造準確執(zhí)行：在數(shù)字孿生模型中對不同的生產策略進行模擬仿真和評估，結合大數(shù)據分析和統(tǒng)計學技術，快速找出有空檔時間的工序。調整策略后再模擬仿真整個生產系統(tǒng)的績效，進一步優(yōu)化實現(xiàn)所有資源利用率的最大化，確保所有工序上的所有人都盡其所能，實現(xiàn)盈利能力的最大化。 為了實現(xiàn)卓越的制造，必須清楚了解生產規(guī)劃以及執(zhí)行情況。企業(yè)通常難以確保規(guī)劃和執(zhí)行都準確無誤，并滿足所有設計需求，這是因為如何在規(guī)劃與執(zhí)行之間實現(xiàn)關聯(lián)，如何將從生產環(huán)節(jié)收集到的有效信息反饋至產品設計環(huán)節(jié)，是一個很大的挑戰(zhàn)。利用數(shù)字孿生模型可以搭建規(guī)劃和執(zhí)行的閉合環(huán)路，將虛擬生產世界和現(xiàn)實生產世界結合起來，具體而言，就是集成PLM系統(tǒng)、制造運營管理系統(tǒng)以及生產設備。過程計劃發(fā)布至制造執(zhí)行系統(tǒng)之后，利用數(shù)字孿生模型生成詳細的作業(yè)指導書，并與生產設計全過程進行關聯(lián)，這樣一來，如果發(fā)生任何變更，整個過程都會進行相應的更新，甚至還能從生產環(huán)境中收集有關生產執(zhí)行情況的信息。 此外還可以使用大數(shù)據技術直接從生產設備中收集實時的質量數(shù)據，將這些信息覆蓋在數(shù)字孿生模型上，對設計和實際制造結果進行比對，檢查兩者是否存在差異，找出產生差異的原因和解決方法，確保生產能完全按照規(guī)劃來執(zhí)行。

       

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