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技術控 | 追蹤數字孿生的印記(二)

  2020年01月16日  

  上一期,我們跟隨菲尼克斯電氣工業4.0方面的資深專家Frank走訪了菲尼克斯電氣,追蹤了生產制造中的數字孿生的印記,雖然隱形不夠直觀,但是卻實實在在簡化了生產流程,提高了生產效率,最大程度地保障了生產的靈活性。今天,我們繼續追蹤數字孿生,尋找數字孿生的更多面。

用虛擬再造現實

  “客戶將電腦上的數字孿生數據發送給我們,然后我們打印出現實的圖像。未來,3D打印將會是工業環境中不可或缺的一部分。”PROTIQ是菲尼克斯電氣在數字孿生領域的子公司,公司的一位主管RalfG?rtner對我們說,“我們使用的3D數據集目前僅包含少量信息的記錄,所以對我們來說,還需要花很多精力去突破才能真正實現數字孿生。”

  要進行打印,必須提供數據,更準確的說是數字孿生。數據文件通常由客戶作為CAD文件提交。PROTIQ將現有實際產品的附加數據(即附加產品信息的完成情況,包括開票和裝運信息)作為補充數據。

  我們從數字數據開始,然后通過增材制造創造出真正的產品。這涉及到我們的整個系統,包括商品管理,運輸和客戶。如果沒有CAD數據,我們將使用計算機斷層掃描,這與典型的2D打印類似,在2D打印中,打印之前必須先輸入信息。

  設計人員完成CAD模型的設計后,打印機可以在一夜之間將其變為現實。然后,便可以在實際產品上對其進行幾個小時的測試,大大加快了產品開發的速度。

  首先,以數字方式進行拓撲優化,為3D模型提供優化的外形,從而實現重量減輕和剛度的優化,以及穩定性之間的平衡。“這只是在CAD模型上進行的工作,其目的并不是生產數字孿生。” Dr. G?rtner說,“我們只是改善數據和記錄,然后打印出來。”

節省人力成本

  一個打印流程可以同時處理數百個客戶訂單,隨后相關的打印零件都要由工作人員逐一核對,并將其手動分配給相應的訂單,這就造成大量的人力成本,也是生產流程中效率較低的部分。Dr. G?rtner說:“我們最近取得的進展是自動識別這些3D打印零件,并自動分配訂單給客戶。首先通過攝像頭系統拾取大量零件,然后通過人工智能來識別所屬銷售訂單,在真實對象和數字圖像之間進行比較,并伴隨整個生產過程,節省了時間和人力成本。”

揭開神秘面紗

  在尋找數字孿生的最后階段,我們來到了菲尼克斯電氣的代表產品之一——工具的生產車間。菲尼克斯電氣一直強調業務的垂直整合,而我們的工具制造還包括內部生產機器和工具的制造。

  我們再次出發,參觀了令人印象深刻的觸摸屏。工具制造車間主管Dr. Sven Holsten解釋說:“在這里,我們看到了真正的數字孿生的應用。工具制造的所有數據集,即主數據、成本、日期、活動、圖片和時間信息都可以在此處調用和查看。”

實時查看產品數據

  在實際生產中情況更為復雜。“為了提高生產效率,我們在工具制造過程中使用增強現實。”負責特殊工具生產的Stefan Flachmann解釋說,“使用AR眼鏡可以使機器上的工人在需要進行轉換時能夠獨立地裝配工具。通過顯示有關真實圖像的信息,還可以引導員工,正確執行下一步工作。”

  使組裝工作更加高效并不是數字模擬技術的唯一優勢。通過使用數字孿生,可以獲得最佳的質量控制。系統中的任何改動均可以實時更新,有助于避免各生產環節的同事因獲得的信息不對稱而出問題。

查看產品全景圖

  接下來,Henrik Urhahn接待了我們。他負責內部工具車間的測量技術,并使用聚苯乙烯和計算機斷層掃描技術創建數字孿生。為什么使用這種不同尋常的組合呢?“我們使用聚苯乙烯泡沫塑料來存放我們的真實工具,因為用X射線機掃描時看不到聚苯乙烯。”將待測組件放入掃描儀,從各個角度拍攝約1500張照片。

  大約一個半小時內就可以看到360°的全景圖片。以前一個人力用卡尺費力地完成這樣的測量工作需要花費數天的時間。專用軟件大約需要20分鐘的處理時間即可生成真實工具的數字圖像。隨后,專用軟件生成的數字圖像將與現有的原始數字孿生進行比較,來查看生產的工具是否符合我們的質量要求。

  目前的技術已經達到了數字三聯,因為除了真實圖形和數字孿生之外,還會生成第三種圖像進行數字模型檢查,以確定是否存在偏差。

  隨著產品生命周期的縮短、定制化程度的增強,數字孿生在工業生產中發揮著越來越重要的作用,加快產品的開發周期,提高生產的靈活性和經濟性,并逐漸滲透到醫療、城市建設等眾多行業,將為我們的生產、生活帶來更多的想象空間。

  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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