數(shù)字孿生模型在制造中的作用

       1.預(yù)見設(shè)計(jì)質(zhì)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(shí)際制造出來之前，都可以預(yù)測其成品質(zhì)量，判斷其是否存在設(shè)計(jì)缺陷，比如零部件之間的干擾、設(shè)計(jì)是否符合規(guī)范等。通過分析工具找到產(chǎn)生設(shè)計(jì)缺陷的原因，并直接在數(shù)字孿生模型中修改相應(yīng)的設(shè)計(jì)，再重新進(jìn)行質(zhì)量預(yù)測，直到問題得以解決。 在實(shí)際制造系統(tǒng)中，只有當(dāng)全部流程都無差錯(cuò)時(shí)，生產(chǎn)才能得以順利開展。通常在試用之前要將生產(chǎn)設(shè)備配置好，以實(shí)現(xiàn)流程驗(yàn)證，判斷設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，在這個(gè)時(shí)候才發(fā)現(xiàn)問題可能會引起生產(chǎn)延誤，并且這時(shí)解決問題所需要的費(fèi)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于流程早期。 當(dāng)前自動化技術(shù)應(yīng)用廣泛，最具顛覆性意義的是用機(jī)器人來替代工作人員的部分工作，投入機(jī)器人的企業(yè)必須評估機(jī)器人能否在生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確地執(zhí)行人的工作，機(jī)器人的大小和工作范圍是否會對周圍的設(shè)備產(chǎn)生干涉，以及它會不會傷害到附近的操作員。機(jī)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(jìn)行驗(yàn)證。 較為高效的途徑是建立與制造流程對應(yīng)的數(shù)字孿生模型，其具備所有制造過程細(xì)節(jié)，并可在虛擬世界中對制造過程進(jìn)行驗(yàn)證。

        2.推進(jìn)設(shè)計(jì)和制造高效協(xié)同：借助數(shù)字孿生模型可以設(shè)計(jì)出包含所有細(xì)節(jié)信息的生產(chǎn)布局圖，包括機(jī)械、自動化設(shè)備、工具、資源甚至是操作人員等各種詳細(xì)信息，并將之與產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行無縫關(guān)聯(lián)。比如在一個(gè)新的產(chǎn)品制造方案中，所引入的機(jī)器人干涉了一條傳送帶，布局工程師需要對傳送帶進(jìn)行調(diào)整并發(fā)出變更申請，當(dāng)發(fā)生變更時(shí)，同步執(zhí)行影響分析來了解生產(chǎn)線設(shè)備供應(yīng)商中，哪些會受到影響，以及對生產(chǎn)調(diào)度會產(chǎn)生怎么樣的影響，這樣在設(shè)置新的生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，就能在需要的時(shí)間內(nèi)獲得正確的設(shè)備。 基于數(shù)字孿生模型，設(shè)計(jì)人員和制造人員實(shí)現(xiàn)協(xié)同，設(shè)計(jì)方案和生產(chǎn)布局實(shí)現(xiàn)同步，這些都大大提高了制造業(yè)務(wù)的敏捷度和效率，幫助企業(yè)應(yīng)對更加復(fù)雜的產(chǎn)品制造挑戰(zhàn)。 

        3.確保設(shè)計(jì)和制造準(zhǔn)確執(zhí)行：在數(shù)字孿生模型中對不同的生產(chǎn)策略進(jìn)行模擬仿真和評估，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)，快速找出有空檔時(shí)間的工序。調(diào)整策略后再模擬仿真整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的績效，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)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(shí)現(xiàn)盈利能力的最大化。 為了實(shí)現(xiàn)卓越的制造，必須清楚了解生產(chǎn)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(zhǔn)確無誤，并滿足所有設(shè)計(jì)需求，這是因?yàn)槿绾卧谝?guī)劃與執(zhí)行之間實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，如何將從生產(chǎn)環(huán)節(jié)收集到的有效信息反饋至產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，是一個(gè)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(chǎn)世界和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)世界結(jié)合起來，具體而言，就是集成PLM系統(tǒng)、制造運(yùn)營管理系統(tǒng)以及生產(chǎn)設(shè)備。過程計(jì)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(xì)的作業(yè)指導(dǎo)書，并與生產(chǎn)設(shè)計(jì)全過程進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這樣一來，如果發(fā)生任何變更，整個(gè)過程都會進(jìn)行相應(yīng)的更新，甚至還能從生產(chǎn)環(huán)境中收集有關(guān)生產(chǎn)執(zhí)行情況的信息。 此外還可以使用大數(shù)據(jù)技術(shù)直接從生產(chǎn)設(shè)備中收集實(shí)時(shí)的質(zhì)量數(shù)據(jù)，將這些信息覆蓋在數(shù)字孿生模型上，對設(shè)計(jì)和實(shí)際制造結(jié)果進(jìn)行比對，檢查兩者是否存在差異，找出產(chǎn)生差異的原因和解決方法，確保生產(chǎn)能完全按照規(guī)劃來執(zhí)行。

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