迅速推进的技术和开创性的创新正在改变制造业的世界。大数据,云技术和事物互联网(物联网)的趋势只是推动了影响产品开发,制造和使用制造业所有部门的数字转换的工具。利用新兴技术的力量是成功,不断创新的关键。

虽然过渡可以是一个斗争,拥抱数字化的公司有可能不仅幸存下来,而且还茁壮成长,甚至扰乱市场。新技术在转型行业的一些例子是:

  • 了解他们环境并自主经营的运输车辆。

  • 设计和制造的医疗植入物以满足特定个人的需求。

  • 在没有飞行员的情况下运营的飞机。

  • 能源系统,了解如何优化自己以最大限度地减少消费。

在开发和制造复杂智能产品的背景下,数字化从创建数字模型开始。这种数字模型或数字双胞胎应描述,定义,捕获和分析产品的预期如何执行。数字双胞胎通常被描述为可以以多种方式使用的业务中的不同资产,过程和系统的数字复制品。

产品数字双胞胎是一种智能模型,具有预测和询问性能的特点。

虽然这个通用定义基本上是正确的,但是通过实现和利用的所有数学模型和虚拟表示,包括许多数学模型和虚拟陈述,通过实现和利用来实现资产的整个生命周期 - 以及其所有组成技术。

iDeation:数字产品双胞胎

公司今天在全球范围内处理更大的竞争中断。为了应对这些挑战,公司必须改变其工程,设计思维和流程实践。CAD / CAM / CAE等集成软件工具可以使公司能够真正地代表机械和电气/电子学科的整个产品。

闭环数字双胞胎汇集了设计师和制造商,使计划链接需要如何制作的内容,所需的资源以及所做的资源。

用CAD系统创建3D模型通常是在谈论数字双胞胎时第一次想到的想到;然而,数字产品双胞胎实际上是一个复杂的系统系统,包括产品的所有设计元素。这可以使用系统驱动的产品开发(SDPD)方法来创建,该方法推动创建具有生成设计实践的智能3D模型,并通过预测分析验证。

SDPD将设计过程的核心要素汇集在一起​​,包括知识产权,配置和更改控制系统工程的元素;机械,电子和软件设计;和多域建模和仿真。SDPD还支持具有特定域的工具的接口和集成。

从需求开始并以集成设计结束显示验证状态,SDPD提供端到端可追溯性。它还可以显着增加经过验证的模型和模拟的重用,这可以提高质量。此外,它促进了对变革影响的快速评估和早期发现问题,以改善进度绩效和产品开发时间。

产品数字双床通常包括电子和软件模拟;有限元结构,流动和传热模型;和运动模拟。这允许公司预测产品的外观,以及其他因素,例如性能特征。它们严重依赖于预测工程分析,它结合了多学科工程模拟和测试与智能报告和数据分析。这些能力导致数字双胞胎,可以预测整个生命周期的现实世界行为。

生产数字双胞胎是一个全数字化工厂过程模型,用于预测和优化操作性能。

该产品的这种全面的计算机化模型可以实现近100%的虚拟验证和对设计产品的测试,这最大限度地减少了物理原型的需求,减少了验证所需的时间量,提高了最终制造产品的质量,并实现了更快的重新追溯以响应客户反馈。例如,可以测试飞机的数字双胞胎,看看它将如何通过许多环境条件进行响应,有助于在广泛的条件下预测潜在的失效模式。

另一个例子是汽车工业的道路安全自动车辆的发展。使用物理测试和不精确的分析模型测试车辆可靠性是不可能的,因为在考虑环境条件,其他车辆,行人和交通标志时有无限数量的组合。据估计,物理测试需要140亿英里的测试 - 相当于每小时40英里/小时的40英里每小时运行400种原型。车辆的数字双胞胎可以通过仿真实现测试,从而更快地完成更安全的车辆。

实现:数字生产双胞胎

一个智能工厂是一个完全数字化的工厂模型,代表生产系统 - 一种用于生产的数字双胞胎 - 通过传感器,监控和数据采集(SCADA)系统,可编程逻辑控制器完全连接到产品生命周期管理(PLM)数据存储库。(PLC)和其他自动化设备。在制造中,数字双床使得能够灵活地减少制造过程和系统规划所需的时间,以及生产设施设计。突破性的优势和智能工厂的关键推动者是加性制造,先进的机器人,灵活的自动化和虚拟和增强现实。

传统上,设计师和制造商在不同的系统中独立工作,并将信息扔在墙上。这可能会产生问题,因为信息失去同步,使每个人都难以看到同一张图片。因此,团队能够评估性能并仅在物理原型的后期进行必要的调整。在此过程中发现的问题可能会导致生产延迟,并显着增加修复成本。

此外,这些错误可以转移到装配和安装说明中,这些错误最终在车间或现场上。这不仅使产品更难以产生所设计的方式,而且也可以对产品本身的质量产生负面影响。

在制造业中使用数字双胞胎提供了独特的机会,实际模拟,验证和优化整个生产系统,以测试如何使用制造工艺,生产线和自动化在其全部内建立产品。过程物流也可以纳入数字生产双胞胎,以帮助团队设计有效的侧链物流解决方案来喂养生产线。

利用率:数字性能双

操作中工厂资产的数字性能双胞胎和服务的产品,关闭预期性能和实际性能之间的环路。使用IOT,公司可以连接到现实世界产品,植物,机器和系统,以提取和分析实际性能和利用数据。

然后可以使用数据分析来导出来自原始数据的信息和见解。然后可以应用这些可操作的见解来关闭与数字产品双胞胎和数字生产双胞胎的环路,以优化产品,生产系统和过程中的下一个创新循环。收集和分析,此信息还可以在发生之前揭示产品问题,识别潜在的有问题配置,并帮助微调操作。

关闭数字制造业的循环使公司能够将客户的声音和趋势纳入产品创新周期,这不仅可以加速市场,还可以帮助公司预测市场的转变。

在不断发展的数字世界中取得成功的制造商将是利用实时生产的智力的人,以便比竞争对手更快地获得更高质量的创新。

本文是由西门子PLM Software,Siemens Digital Factory Division,Milford,俄亥俄州的商业部门的Siemens Plm Software的高级副总裁兼首席技术官(CTO)撰写了由Jim Rusk撰写的有关更多信息,请访问这里


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本文首先出现在2018年6月,2018年6月yabovip16.com杂志。

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