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技術控 | 追蹤數字孿生的印記(一)

  2020年01月09日  

  近年來,工業4.0、互聯網、大數據、區塊鏈之類的詞匯成為各行各業的焦點,當然也包括數字孿生(Digital Twin)。

  數字孿生(Digital Twin)是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據,集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。

  那么,數字孿生到底是什么呢?它會出現在哪些地方?它是如何工作的?今天我們以菲尼克斯電氣為載體對它進行深入的追蹤了解。Frank 是菲尼克斯電氣在工業4.0方面的資深專家。多年來,他一直活躍在數字化、物聯網、自動化和工業4.0的相關領域,非常了解菲尼克斯電氣在此方面的成果。我們與Frank一起在菲尼克斯電氣開始了一場“尋寶活動”,尋找隱藏在菲尼克斯電氣各個產品線中的數字孿生。

隱形的存在

  如果問數字孿生最明顯的特點是什么,那就是它幾乎是隱形的,你似乎看不見它的存在。無論你去哪里尋找,都會得到這樣一個提示 “我們看到的其實并不是它。或者說,最多只是它的一部分。”聽起來有些奇妙的數字孿生世界為什么幾乎是隱形的呢?一方面,數字孿生家族中的成員們頗為謹慎,不張揚。另一方面,實際上來自未來數字世界的這一傳奇到目前為止并未廣泛流傳。

完善數據

  第一站請跟隨小編前往Bad Pyrmont,這里坐落著印刷電路板和控制產品的生產基地。Markus Becker所在的業務部門負責接口組件的機電開發,該團隊同時負責產品結構的三維設計。“跟我們在一起,您將很難找到數字孿生。”這位專家向我們打招呼,“至少不是完整的數字孿生。”

我們目前在做的是數據記錄的結合

  “除了產品的研究和開發之外,我們在工作中還將機械和電子3D數據匯總在一起,并通過附加信息來豐富此數據。比如連接設備或工具的接口或功能,這些接口或功能在使用過程中是必需的,但并未包括在開發過程中。”此外,Markus Becker和他的同事同樣做了數據記錄,以便使最終得到的數字圖像在開關柜構造中變得更加實用。“談到各種數據記錄的匯總,我們還需要檢查可能產生的誤差,正確的連接和接線說明,并保存原理圖。要檢查導軌上可容納多少物品,查看安裝導軌的相關數據,以及工具和機器結構。這些數據集會發送給客戶,例如面板制造商。”

進行培訓

  在布隆伯格,我們找到了數字孿生的下一個蹤跡。精益價值部門隱藏在一個小工業園區,辦公樓的外觀相當不顯眼。

  部門主管是33歲的工藝工程師Marlies Achenbach,她同樣向我們表示歉意:“在這里,你最多能找到數字孿生的一部分。”但我們隨后發現,這里有特別令人興奮的驚喜。因為精益價值部門一直致力于優化流程,特別是在生產和物流方面。“我們訓練同事們要有很高的工作效率,工作時要有秒表在手。精益意味著精簡,這正是我們的任務。這不僅僅是為了節省開支,我們的目標是實現生產過程的優化。”價值鏈也介入其中,運用于處理制造商執行系統的數據和SAP環境中的ERP數據。

Marlies Achenbac在必要時查看秒表

  Marlies Achenbach解釋說:“我們不僅考慮我們公司生產中的流程,同時也支持在供應鏈中的合作伙伴,即供應商。例如擴展工作臺,我們有意識地對合作伙伴的生產過程進行了精簡的設計,并在設備更新時對他們進行培訓和指導。在優化過程中,我們模擬了數字工廠中的物料流。”在這里,我們找到了相對完整的數字孿生。未來,我們的理想是2D或3D數字工廠,將機械工程的CAD數據和企業的SAP數據相結合,開發仿真程序以優化生產過程。

操作與控制

  數字孿生在投入生產時具有非常明顯的效果。在用于印刷電路板的生產線上,沒有中央控制單元控制生產,但是數字孿生的DNA包含了有關生產步驟及其順序的所有信息。

  Dr. Till是生產部門的負責人,他向我們解釋了這一智能轉變的意義:“每種產品的數據都被輸入至RFID芯片上。現在,這臺運輸機在工作站之間進行運送。運輸機的路線和工作內容都在它的內置芯片中,比如它可自主控制以給所需的貨物做標簽,它可自主地精確管理工作步驟,直到設定的工作全部完成為止。這能讓我們進行高效操作,為訂單添加相關屬性和組件,確保了產線的最大靈活性。”

機器自主控制

  “借助數字孿生的數據和與其協調的機器技術,基本可以實現工業批量生產。”Dr.Till糾正說,“當然,如果不是真正的大規模生產,我們將不得不再次進行集中控制。但是對于大批量的生產,數字孿生有著巨大潛力,數字化的優勢就能充分體現出來了。”他補充說,“數字化使系統本身具有極高的模塊化特性,因為它允許我們根據需要交換或添加不同的工作站,而不會限制和影響正在進行的操作。這使我們能夠快速響應新的要求或將現有操作進行小規模中斷,生產的過程也更加穩定。“數據控制了系統和設備,未來更好的情況是,數字的孿生已經完成,并且知道它的孿生“兄弟”在未來所發展成的樣子。

  經過今天的追蹤行動,大家是不是對數字孿生有了初步的印象?隱身而關鍵,隱秘而偉大。下一期我們將繼續探尋隱藏在生產制造中的數字孿生,認識數字孿生的更多面。

  更多信息,請了解:https://www.phoenixcontact.com/online/portal/cn?1dmy&urile=wcm%3apath%3a/cnzh/web/main/solutions/subcategory_pages/Process_industry_digital_twin/364d6fd3-1e53-4c5a-b5cc-d315b38f6acc

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