数字孪生在制造业中能发挥什么作用？

Posted 2022-02-08 可视化鲸鱼

数字孪生将几何、实时遥测、工程分析、传感器、连接、人工智能、机器学习和软件分析集成到一个统一的空间模型中，以创建一个活生生的数字模拟，该模拟可以随着物理对应物的变化而更新和变化。

数字孪生用于帮助公司改进各种业务流程，从而在部署之前验证产品或系统设计的预期行为，到提高工厂的生产效率或优化产品的性能或维护场。实时监测所需设备的状态、工作条件或位置，整合过去机器使用的历史数据，为趋势分析和诊断提供信息。

在制造业中，可以创建数字孪生以专注于制造过程中的单个组件或专注于生产线中的单个设备。如：生产车间中正在执行生产计划的人、机、料；供应链中正在执行物流配送计划的人、车、货、场等。此外，数字孪生可以在制造现场实施，以监控和改进整个生产线，甚至监控从产品设计和开发到生产的整个制造过程。

在智能制造的语境下，数字孪生可以在不同层级发挥作用：

车间层：它可以通过“物数融合”实现“自适应生产执行”（即黑灯工厂）；

企业层：能够对产品质量、成本、交期和安全环境保障等维度进行过程控制与动态优化；

产业链层：则有助于实现上下游的动态协同。

在此，举一个 SMT 工厂车间的例子，帮助大家更好地理解数字孪生的作用，案例为 Hightopo 数据可视化搭建的场景。通过 SMT 产线现场所搜集的设备图片、设备布局、厂房布局、厂区 CAD 等信息资料，将产线进行等比例建模，还原于三维场景中。

通过三维场景用户可以直观的看到厂房内物料区及每一条产线设备，例如：印刷机、SPI 检查机、贴片机、回流焊、 AOI 检测设备等。AGV 小车、摄像头、消防设备、空调、电视等所在位置以及对应的设备实时数据、运行状态，均可直观的展示在三维场景之中，通过物联技术实现场景整体联动。

以数字孪生、5G、人工智能等为代表的关键共性技术，为企业数字化转型提供了物理基础，为越来越多企业所重视。而数字孪生技术的快速演化，对产品的设计、制造和服务，有以下推动作用：

1、低成本试错，在虚拟空间上对物理世界的行为进行模拟验证，既降低工厂实际开工发生的停机率，又降低传统物理调试支付的大量开销。

2、智能化决策，当工厂或产品运行突然发生意外状况时，能够将 IOT 实时数据、大数据分析和仿真模拟充分结合，预测未来可能发生的各种情况，进而做出最佳决策。

3、高效率创新，通过对产品生命周期运行情况的监测，不断积累产品全生命周期运行规律，进而不断提升产品创新水平，缩短产品研发周期。

未来，随着传统制造业转型升级需求的加速，数字孪生势必将会在更多领域发挥更为重要的作用。特别是与物联网、大数据、 人工智能技术的进一步融合，数字孪生的价值和作用将会得到更大的体现。