| 工廠怎么搞數(shù)字孿生系統(tǒng)？一場制造業(yè)的重塑正撲面而來 |
| 發(fā)布時間:2021-11-26 09:38:33 | 瀏覽次數(shù)： |
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工業(yè)革命是現(xiàn)代制造業(yè)的起點(diǎn)，核心是產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)。上個世紀(jì)，電腦的發(fā)明讓制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，2000年開始的互聯(lián)網(wǎng)革命，讓數(shù)據(jù)能夠彼此連接，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)利用的效率。當(dāng)我們分析產(chǎn)業(yè)趨勢的時候，思路要從需求出發(fā)，找到能夠滿足需求的技術(shù)，最后分析哪些企業(yè)在滿足市場需求上取得了競爭優(yōu)勢。制造業(yè)的核心需求總結(jié)出來其實(shí)就是三條：可管可控、提質(zhì)降價和個性制造。可管可控是一個工廠運(yùn)行的基礎(chǔ)，需要對設(shè)備工作狀況、產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、庫存等信息有實(shí)時的了解，可在出現(xiàn)異常狀態(tài)前，就提前進(jìn)行維護(hù)。技術(shù)上主要通過布設(shè)大量的傳感器和攝像頭實(shí)現(xiàn)。其次是優(yōu)化生產(chǎn)效率，也就是提質(zhì)降價。主要的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段是大量運(yùn)用機(jī)械臂和機(jī)器人替代人工。最后是個性化制造，這個環(huán)節(jié)的難點(diǎn)是，如何同時滿足個性化和規(guī)?；纳a(chǎn)。目前的生產(chǎn)線之所以效率高，是因?yàn)橥ㄟ^高度重復(fù)的流程，能快速生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，但產(chǎn)線的變化永遠(yuǎn)跟不上產(chǎn)品的變化。以上我們總結(jié)了制造業(yè)的三大核心需求，和分別對應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，但有一項(xiàng)技術(shù)可同時從這三個方面對工廠進(jìn)行優(yōu)化，讓它具備持續(xù)更新迭代的能力，這就是數(shù)字孿生。怎么理解工廠的持續(xù)迭代呢？答案是小步快跑。快速迭代本來是軟件產(chǎn)品的專利，因?yàn)楦戮S護(hù)成本很低，可以通過快速試錯，根據(jù)用戶的反饋不斷優(yōu)化自己的產(chǎn)品。
但這種能力在硬件產(chǎn)品上就難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵斐鲆粋€硬件產(chǎn)品原型就得花不少功夫，更別說根據(jù)用戶使用后的反饋進(jìn)行快速優(yōu)化了，所以硬件產(chǎn)品的更新?lián)Q代通常會慢很多。不過，數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)將根本性的解決這個問題。因?yàn)楫?dāng)我們能在高度仿真的虛擬環(huán)境中模擬硬件的運(yùn)行，就能測試各種不同的改動，然后根據(jù)測試結(jié)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)常舉的例子是自動駕駛汽車，當(dāng)我們把汽車模型、傳感器參數(shù)等等紛紛數(shù)字化之后，讓數(shù)字化的汽車在仿真環(huán)境中訓(xùn)練自動駕駛能力，最后再把訓(xùn)練好的算法輸回汽車?yán)?，那么這臺現(xiàn)實(shí)中的汽車就具備了優(yōu)化后的自動駕駛能力。再往前想一步，如果硬件產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)迭代，那么生產(chǎn)硬件產(chǎn)品的工廠可以嗎？其實(shí)有不少企業(yè)已經(jīng)在嘗試了，例如寶馬和英偉達(dá)合作，利用其Omniverse平臺，打造了一個數(shù)字孿生汽車生產(chǎn)車間，里面不但高度還原了產(chǎn)線的流程和機(jī)械結(jié)構(gòu)，還包括工人、機(jī)器人等，幾乎涵蓋了現(xiàn)實(shí)中這座工廠的所有元素。
虛擬化帶來的好處就是，每當(dāng)工廠中的設(shè)備需要更新時，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(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，使其能快速適應(yīng)真實(shí)工廠的環(huán)境。寶馬公司的董事Milan表示，這座數(shù)字孿生工廠可將寶馬的生產(chǎn)規(guī)劃效率提高30%。
美國著名設(shè)備制造商通用電氣公司，已經(jīng)將數(shù)字孿生作為公司的長期戰(zhàn)略之一，構(gòu)建了超過150萬個數(shù)字孿生體，包括飛機(jī)引擎、海上石油鉆井平臺、風(fēng)力發(fā)電廠等等。
可以預(yù)見，數(shù)字孿生技術(shù)將是制造業(yè)從自動化到智能化轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)之一，未來對工廠的設(shè)計規(guī)劃也會從可持續(xù)升級迭代的角度重新展開。
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