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前面几篇文章我们阐述了工厂精益设计的重要性,今天这篇文章我们来解决一个问题。【如何验证精益设计的可靠性和准确性】。
我们常说实践是检验真理的的唯一标准,当然把东西造出来,然后验证它是最有效的方法。但是对于一个工厂来说,现实并没有给我们太多的试错机会,因此我们急需一套行之有效的检验方法。基于仿真的数字孪生技术很好的解决了这个问题。利用数字化的手段模拟真实的场景。
前面三个主题我们已经通过圆桌社群完成了知识点的讲解,感兴趣的朋友可以在文末扫描对应的二维码进入回听,并参与讨论。
刚才我们讲到,工厂设计是指利用设计人员的知识和经验,与之进行密切沟通与信息交流,并结合当前工厂设计中的精华,实现新建、扩建或改建工厂的规划、论证和设计文件,工厂设计是一项技术与经济相结合的综合性设计工作。 工厂设计需要考虑多方面的问题,应运用系统工程并以发展的观点考虑,从实际情况出发,按不同的要求选择合理的方案。
工厂布局也要精益,为了让在生产的过程中减小浪费,打造一个流畅化、一个流、同期化生产环境,使企业拥有一个能够暴露问题的生产系统。
那么怎么才能验证我们的工厂设计方案可以达到设想的效果,如何发现设计中的缺陷了。比如战争时期制定作战计划,计划出来后,要进行验证可行性,搞个沙盘推演,找一个友军模拟蓝方,一起把作战计划在沙盘上模拟一遍,逐步发现问题进行优化。这种情况有一个弊端,就是真实还原度不够,比较每人的的认知是有限的,对分阶段结构的认定也存在较大误差,每个阶段误差不断积累导致误差不断放大,导致不能真实的反应计划的效果。后来为了确保准确性,将沙盘用计算机来模拟,红蓝双方的优势和劣势在计算机内进行量化,每个过程进行客户的评价,减少因人知识认知上的差异导致的误差。并不断优化准确性和智能化,对结果的反馈越来越准确。
工厂布局设计验证也是一样的道路,以前设计出来后进行纸面上的理论验证,然后生成原型,不断发现问题进行修正,这样效率不仅低下,而且研发设计的成本也会变得很高。在原型生产之前,验证阶段尽可能的发现问题将极大的提高我们的效率。跟军事领域一样,数字化技术给我们创造了良好的条件。下面我们就要来聊一下数字孪生技术。
今天的数字化技术正在不断地改变每一个企业。未来,所有的企业都将成为数字化的公司,这不只是要求企业开发出具备数字化特征的产品,更指的是通过数字化手段改变整个产品的设计、开发、制造和服务过程,并通过数字化的手段连接企业的内部和外部环境。
随着产品生命周期的缩短、产品定制化程度的加强,以及企业必须同上下游建立起协同的生态环境,都迫使企业不得不采取数字化的手段来加速产品的开发,提高开发、生产、服务的有效性以及提高企业内外部环境的开放性。
这种数字化的转变对于传统的工业企业来说可能会非常困难,因为它同沿用了几十年的基于经验的传统设计和制造理念相去甚远。设计人员可能不再需要依赖于通过开发实际的物理原型来验证设计理念,也无需通过复杂的物理实验才能验证产品的可靠性,不需要进行小批量试制就可以直接预测生产的瓶颈,甚至不需要去现场就可以洞悉销售给客户的产品运行情况。
这种方式,无疑将贯穿整个产品的生命周期,不仅可以加速产品的开发过程,提高开发和生产的有效性和经济性,更有效的了解产品的使用情况并帮助客户避免损失,更能精准的将客户的真实使用情况反馈到设计端,实现产品的有效改进。
而所有的这一切,都需要企业具备完整的数字化能力,而其中的基础,就是数字孪生,即Digital Twin技术。
数字孪生是什么?
Digital Twin数字孪生:是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
Digital Twin是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
数字孪生,有时候也用来指代将一个工厂的厂房及产线,在没有建造之前,就完成数字化模型。从而在虚拟的赛博空间(哲学和计算机领域中的一个抽象概念,指在计算机以及计算机网络里的虚拟现实。)中对工厂进行仿真和模拟,并将真实参数传给实际的工厂建设。而工房和产线建成之后,在日常的运维中二者继续进行信息交互。值得注意的是:Digital Twin不是构型管理的工具,不是制成品的3D尺寸模型,不是制成品的MBD定义,而是虚拟空间对未来的映射。
在未来,物理世界中的各种事物都将可以使用数字孪生技术进行复制。在工业领域,通过数字孪生技术的使用,将大幅推动产品在设计、生产、维护及维修等环节的变革。

数字孪生技术不仅可以让我们看到产品外部的变化,更重要的是可以看到产品内部的每一个零部件的工作状态。
例如,通过数字3D模型,我们可以看到汽车在运行过程中,发动机内部的每一个零部件、线路、各种接头的每一个数字化的变化,从而可以对产品进行预防性维护。毫不夸张的说,数字孪生将是改变行业游戏规则的一项新技术。
在未来,物理世界中的各种事物都将可以使用数字孪生技术进行复制。在工业领域,通过数字孪生技术的使用,将大幅推动产品在设计、生产、维护及维修等环节的变革。
数字孪生技术不仅可以让我们看到产品外部的变化,更重要的是可以看到产品内部的每一个零部件的工作状态。
例如,通过数字3D模型,我们可以看到汽车在运行过程中,发动机内部的每一个零部件、线路、各种接头的每一个数字化的变化,从而可以对产品进行预防性维护。毫不夸张的说,数字孪生将是改变行业游戏规则的一项新技术。

据预测,到2022年,85%的物联网平台将使用某种数字孪生技术进行监控,少数城市将率先利用数字孪生技术进行智慧城市的管理。
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1 主要制造大国智能制造现状与展望
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2智能工厂/数字化车间总体设计
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3)智能工厂的信息化系统数据集成与共享
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