隨著新一代的ICT技術(shù)的快速發(fā)展，很難想象數(shù)字化轉(zhuǎn)型將把制造業(yè)帶向何處，但是數(shù)字孿生技術(shù)可以幫助制造企業(yè)了解現(xiàn)在生產(chǎn)線上正在發(fā)生什么，并預(yù)測未來將發(fā)生什么，這對于最大化OEE、優(yōu)化生產(chǎn)率和提高業(yè)務(wù)盈利能力至關(guān)重要。
數(shù)字孿生技術(shù)是目前數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型中最重要的技術(shù)之一。數(shù)字孿生通過全新的方式可以讓制造企業(yè)洞察工廠的生產(chǎn)線和制造過程的所有方面，利用這些洞察可以做出更好的決策。此外，還可以通過動態(tài)重新校準(zhǔn)設(shè)備、生產(chǎn)線、流程和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)決策過程的自動化。
簡而言之，數(shù)字孿生技術(shù)提供了虛實(shí)結(jié)合的全新視角，能夠查看、探索、評估物資資產(chǎn)、流程和系統(tǒng)。有了這種能力，就有可能準(zhǔn)確地了解現(xiàn)在正在發(fā)生什么，以及將來會發(fā)生什么。
什么是數(shù)字孿生技術(shù)？
根據(jù)工信部標(biāo)準(zhǔn)化院發(fā)布的2020版《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》中的定義是：數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、以及算法模型等，模擬、驗(yàn)證、預(yù)測、控制物理實(shí)體全生命周期過程的技術(shù)手段。
這是一種適用于廣泛環(huán)境的技術(shù)，包括在整個產(chǎn)品制造生命周期和產(chǎn)品使用過程中對產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)控，可應(yīng)對人們預(yù)料之外、想不清楚的突發(fā)事件。
●在制造業(yè)中，可以在不同的層面上使用數(shù)字孿生技術(shù)：
●配件層面-專注于制造過程中單一的、高度關(guān)鍵的組件；
●資產(chǎn)層面-在生產(chǎn)線上創(chuàng)建單個設(shè)備的數(shù)字孿生體；
●系統(tǒng)層面-使用數(shù)字孿生體監(jiān)測和改善整個生產(chǎn)線；
●工藝制造層面-這著眼于整個制造過程，從產(chǎn)品的工藝設(shè)計和開發(fā)，到制造和生產(chǎn)。它還適用于產(chǎn)品進(jìn)入使用過程中的使用數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及未來產(chǎn)品的研發(fā)。
數(shù)據(jù)孿生是一種模擬嗎？
不完全是。數(shù)字孿生是從數(shù)字感知和模擬開始的，但是數(shù)字模擬和數(shù)字孿生體之間的區(qū)別是實(shí)時更新。
通過模擬，工程師可以對物理資產(chǎn)的模擬版本進(jìn)行測試和評估。然而，模擬是靜態(tài)的。換句話說，除非工程師在模擬中輸入新的參數(shù)，否則它無法跟上實(shí)際資產(chǎn)運(yùn)行的步伐。另一方面，數(shù)字孿生體從物理資產(chǎn)、流程或系統(tǒng)接收實(shí)時更新。因此，工程師進(jìn)行的測試、評估和分析工作是基于真實(shí)世界的條件。隨著數(shù)字孿生體的狀態(tài)從真實(shí)世界接收新的數(shù)據(jù)而動態(tài)地改變，它逐漸變得成熟，產(chǎn)生更加準(zhǔn)確和有價值的輸出。
數(shù)字孿生技術(shù)是如何工作的？
從客戶訂單、生產(chǎn)計劃、來料配料、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)線制造/檢驗(yàn)、下線到入庫，制造的每個環(huán)節(jié)都有可能遇到意外的事件。事件發(fā)生時，人們往往不能馬上想清楚這些事件為什么發(fā)生，或者如何來處理。那么我們看看數(shù)字孿生體在發(fā)生事件的時候會怎么做，它首先會捕捉到這些事件，其次使用實(shí)時數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)問題，然后結(jié)合全生命周期的數(shù)據(jù)追溯問題發(fā)生的原因，最后利用歷史數(shù)據(jù)和知識庫，用模型和仿真的手段去評估各種可能的做法，去模擬、驗(yàn)證、預(yù)測，找到答案。
數(shù)字孿生的一些典型應(yīng)用包括：
●通過實(shí)時監(jiān)控產(chǎn)品，優(yōu)化制造過程；
●加強(qiáng)產(chǎn)品過程可追溯性；
●提升質(zhì)量過程控制、產(chǎn)品校驗(yàn)、測試水平；
●使用預(yù)測性維護(hù)來維護(hù)設(shè)備、生產(chǎn)線和設(shè)施；
●提高各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)融合水平；
●設(shè)備遠(yuǎn)程故障排除，無論何時何地。
總結(jié)
數(shù)字孿生技術(shù)可以實(shí)時監(jiān)控制造組件、資產(chǎn)、系統(tǒng)或流程，能夠更深入地了解工廠的生產(chǎn)線和制造相關(guān)過程中正在發(fā)生的事情；可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)，充分運(yùn)用實(shí)時數(shù)據(jù)和挖掘歷史數(shù)據(jù)，可以在問題發(fā)生之前識別問題并預(yù)測未來結(jié)果。這些預(yù)測包括現(xiàn)有參數(shù)閾值內(nèi)的結(jié)果以及這些參數(shù)發(fā)生變化時的結(jié)果；使用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、3D圖形以及數(shù)據(jù)建模來構(gòu)建流程、系統(tǒng)、服務(wù)、產(chǎn)品或其他物理對象的虛擬模型，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障排除和支持。
數(shù)字孿生技術(shù)為制造業(yè)企業(yè)的好處：
●提高設(shè)備和生產(chǎn)線的可靠性
●通過減少停機(jī)或浪費(fèi)時間和提高性能，改進(jìn)OEE
●提高生產(chǎn)率
●降低各個領(lǐng)域的風(fēng)險，包括產(chǎn)品可用性、市場聲譽(yù)等
●通過在故障發(fā)生前預(yù)測維護(hù)問題，降低維護(hù)成本
●更快的生產(chǎn)時間
●大規(guī)模定制、混合制造、小批量制造等新商機(jī)
●提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品性能
●更有效率的供應(yīng)鏈和交付鏈
●提高利潤
數(shù)字孿生技術(shù)從新型走向成熟，可以在中期和長期為制造企業(yè)的業(yè)務(wù)帶來上述好處。此外，目前數(shù)據(jù)孿生的應(yīng)用需求呈增長趨勢，尤其是在全球高端制造和軍工制造企業(yè)中。
為了保持制造企業(yè)持續(xù)競爭力，是時候開始分析和實(shí)施這一新的戰(zhàn)略了。
