浅谈数字孪生技术

2015年之后,世界各国分别提出国家层面的制造业转型战略,国内提出中国制造2025,以及VR/AR、5G等等这些热门技术的出现,带动了各行各业新的技术和产品出世。

随着互联网、大数据的发展和应用,传统的工业数字化有了新的突破,从二维可视化转变成三维可视化。随着物联网技术的成熟,数字孪生火热了起来。

本人是2016年进入工业领域的,一直在从事VR/AR研发,并且从2017年开始做3D数字孪生工厂的研发。刚开始的时候,不明白数字孪生对于工业到底有什么用处,难道就是仅仅做一个虚拟的车间吗?直到做一个中德合作的智能化改造项目,在这期间进车间,和车间的人沟通,对数字孪生有了新的认识,数字孪生不仅仅是一个对现实世界的复制品。结合互联网、物联网、大数据、云计算、VR/AR,数字孪生技术打通上行和下行的数据通信。

数字孪生不仅仅模拟现实世界中工厂产线的物理环境,可将虚拟工厂和实际工厂数据打通,实际工厂产线通过IOT把数据采集上来,在通过某些通信协议,实时传输到虚拟工厂中,模拟现实工厂产线的生产过程,包括设备的运动轨迹、加工的过程,设备信息,加工产品的信息,排产计划等等,跟现实车间一模一样,显示出实际工厂的数据,可达到监控的目的。同样,因为模拟的物理环境一致,可通过真实数据对新建的产线进行仿真,进行大数据分析,得到仿真结果,对新的产线进行优化,提高产线的生产效率和质量。其次,可以打通下行,通过虚拟工厂交互,实时发送操作指令,通实时数据传输,下达操作指令到真实车间,真实车间的数据实时传输到虚拟工厂,这样形成一个操作闭环,达到了远程控制车间生产,这样就形成未来的无人车间。这就是真正意义上的数字孪生。

用一个图最能说明它:
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数字孪生包括产品数字化,生产工艺流程数字化和设备数字化,各自的专业技术集成为一个数据模型,并将PLM(全生命周期管理软件),MES(制造执行系统)和TIA(全集成自动化)集成在聪图数字工厂平台下,供应商也可以根据需要被纳入平台,实现价值链数据的整合; 数字孪生的实现有两个必要条件,即一套集成的软件工具和三维形式表现。聪图三维可视化数字工厂平台完美将3D建模技术和信息技术有机结合,更和VR/AR/MR深度融合,实现身临其境增强现实的数字化工厂。为从产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至服务的各个环节打造一致的、无缝的数据平台,形成基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像。

数字孪生模型具有模块化、自治性和连接性的特点,可以从测试、开发、工艺及运维等角度,打破现实与虚拟之间的藩篱,实现产品全生命周期内生产、管理、连接的高度数字化及模块化。

实时三维是数字孪生技术的基础,数字孪生技术从根本上改变了我们设计、生产和销售产品的方式。比如:
1.基于真是汽车的数字孪生体在虚拟的空间中设计和评审,支持多人远程协作,以及设计检查和迭代,提高效率。
2.自动驾驶为例,测试它安全性,虚拟环境中构建交通场景的孪生提,模拟各种环境测试,降低成本和提高效率。
3.结合VR技术,构建产品的孪生体,对产品进行展示,提供线上销售。
4.数字工厂和产线仿真

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