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工廠(chǎng)怎么搞數字孿生系統?一場(chǎng)制造業(yè)的重塑正撲面而來(lái)
發(fā)布時(shí)間:2021-11-26 09:38:33 | 瀏覽次數:

工業(yè)革命是現代制造業(yè)的起點(diǎn),核心是產(chǎn)品的規?;a(chǎn)。上個(gè)世紀,電腦的發(fā)明讓制造業(yè)實(shí)現了數字化,2000年開(kāi)始的互聯(lián)網(wǎng)革命,讓數據能夠彼此連接,進(jìn)一步提升了數據利用的效率。


那么制造業(yè)的下一站是哪里?

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當我們分析產(chǎn)業(yè)趨勢的時(shí)候,思路要從需求出發(fā),找到能夠滿(mǎn)足需求的技術(shù),最后分析哪些企業(yè)在滿(mǎn)足市場(chǎng)需求上取得了競爭優(yōu)勢。
 
制造業(yè)的核心需求總結出來(lái)其實(shí)就是三條:可管可控、提質(zhì)降價(jià)和個(gè)性制造。
 
可管可控是一個(gè)工廠(chǎng)運行的基礎,需要對設備工作狀況、產(chǎn)線(xiàn)運轉狀態(tài)、庫存等信息有實(shí)時(shí)的了解,可在出現異常狀態(tài)前,就提前進(jìn)行維護。技術(shù)上主要通過(guò)布設大量的傳感器和攝像頭實(shí)現。
 
其次是優(yōu)化生產(chǎn)效率,也就是提質(zhì)降價(jià)。主要的技術(shù)實(shí)現手段是大量運用機械臂和機器人替代人工。
 
最后是個(gè)性化制造,這個(gè)環(huán)節的難點(diǎn)是,如何同時(shí)滿(mǎn)足個(gè)性化和規?;纳a(chǎn)。目前的生產(chǎn)線(xiàn)之所以效率高,是因為通過(guò)高度重復的流程,能快速生產(chǎn)標準化的產(chǎn)品,但產(chǎn)線(xiàn)的變化永遠跟不上產(chǎn)品的變化。
 
以上我們總結了制造業(yè)的三大核心需求,和分別對應的技術(shù)實(shí)現手段,但有一項技術(shù)可同時(shí)從這三個(gè)方面對工廠(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化,讓它具備持續更新迭代的能力,這就是數字孿生。
 
怎么理解工廠(chǎng)的持續迭代呢?答案是小步快跑。

快速迭代本來(lái)是軟件產(chǎn)品的專(zhuān)利,因為更新維護成本很低,可以通過(guò)快速試錯,根據用戶(hù)的反饋不斷優(yōu)化自己的產(chǎn)品。

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但這種能力在硬件產(chǎn)品上就難以實(shí)現,因為造出一個(gè)硬件產(chǎn)品原型就得花不少功夫,更別說(shuō)根據用戶(hù)使用后的反饋進(jìn)行快速優(yōu)化了,所以硬件產(chǎn)品的更新?lián)Q代通常會(huì )慢很多。
 
不過(guò),數字孿生技術(shù)的出現將根本性的解決這個(gè)問(wèn)題。因為當我們能在高度仿真的虛擬環(huán)境中模擬硬件的運行,就能測試各種不同的改動(dòng),然后根據測試結果進(jìn)行優(yōu)化,最后再生產(chǎn)出優(yōu)化后的產(chǎn)品。
 
我們經(jīng)常舉的例子是自動(dòng)駕駛汽車(chē),當我們把汽車(chē)模型、傳感器參數等等紛紛數字化之后,讓數字化的汽車(chē)在仿真環(huán)境中訓練自動(dòng)駕駛能力,最后再把訓練好的算法輸回汽車(chē)里,那么這臺現實(shí)中的汽車(chē)就具備了優(yōu)化后的自動(dòng)駕駛能力。
 
再往前想一步,如果硬件產(chǎn)品可以實(shí)現持續迭代,那么生產(chǎn)硬件產(chǎn)品的工廠(chǎng)可以嗎?
 
其實(shí)有不少企業(yè)已經(jīng)在嘗試了,例如寶馬和英偉達合作,利用其Omniverse平臺,打造了一個(gè)數字孿生汽車(chē)生產(chǎn)車(chē)間,里面不但高度還原了產(chǎn)線(xiàn)的流程和機械結構,還包括工人、機器人等,幾乎涵蓋了現實(shí)中這座工廠(chǎng)的所有元素。

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虛擬化帶來(lái)的好處就是,每當工廠(chǎng)中的設備需要更新時(shí),都可以先在仿真環(huán)境中進(jìn)行測試優(yōu)化,或者對新的設備進(jìn)行訓練,使其能快速適應真實(shí)工廠(chǎng)的環(huán)境。寶馬公司的董事Milan表示,這座數字孿生工廠(chǎng)可將寶馬的生產(chǎn)規劃效率提高30%。


美國著(zhù)名設備制造商通用電氣公司,已經(jīng)將數字孿生作為公司的長(cháng)期戰略之一,構建了超過(guò)150萬(wàn)個(gè)數字孿生體,包括飛機引擎、海上石油鉆井平臺、風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)等等。


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可以預見(jiàn),數字孿生技術(shù)將是制造業(yè)從自動(dòng)化到智能化轉型的重要技術(shù)之一,未來(lái)對工廠(chǎng)的設計規劃也會(huì )從可持續升級迭代的角度重新展開(kāi)。




 
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