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數(shù)字孿生技術(shù)將如何影響制造業(yè)？

原創(chuàng)|行業(yè)資訊|編輯：何家巧|2022-07-28 15:01:19.937|閱讀 155 次

概述：盡管我們生活在一個(gè)日益數(shù)字化的世界中，但傳統(tǒng)制造業(yè)對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)仍然至關(guān)重要。但隨著被稱(chēng)為智能數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)，這一切都在迅速改變。在本文中，我們將揭示數(shù)字雙胞胎如何影響制造業(yè)，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)孿生技術(shù)是未來(lái)非常重要的部分。

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一個(gè)仍然由傳統(tǒng)制造業(yè)驅(qū)動(dòng)的世界
盡管我們生活在一個(gè)日益數(shù)字化的世界中，但傳統(tǒng)制造業(yè)對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)仍然至關(guān)重要。根據(jù)美國(guó)制造商協(xié)會(huì)(NAM)于2021年進(jìn)行的一項(xiàng)研究，制造業(yè)每年占美國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的10.94%，雇用超過(guò) 1200 萬(wàn)人。
然而，長(zhǎng)期以來(lái)，制造業(yè)一直受到限制的阻礙：例如持續(xù)維護(hù)高價(jià)的機(jī)器、遵守不斷發(fā)展的法規(guī)準(zhǔn)則，優(yōu)化工廠績(jī)效已成為一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。
但隨著被稱(chēng)為智能數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)，這一切都在迅速改變。在本文中，我們將揭示數(shù)字雙胞胎如何影響制造業(yè)，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)孿生技術(shù)是未來(lái)非常重要的部分。
什么是數(shù)字孿生？
數(shù)字孿生被定義為物理對(duì)象、過(guò)程或環(huán)境的精確虛擬展示。換句話(huà)說(shuō)，它是一個(gè)復(fù)雜的軟件模型，可作為材料對(duì)應(yīng)物的數(shù)字再創(chuàng)造。
數(shù)字孿生的概念于1992年提出，幾年后在制造業(yè)中得到普及。但直到2010年，NASA才成為第一個(gè)成功采用該技術(shù)并用于改進(jìn)航天器模型的組織。
從那時(shí)起，數(shù)字孿生的實(shí)際應(yīng)用數(shù)量急劇增加。
事實(shí)證明，創(chuàng)建擁有外觀相同且行為相同的物理對(duì)象數(shù)字版本的能力已被證明是必不可少的。復(fù)雜的算法可以可靠地檢測(cè)異常，預(yù)測(cè)維修，優(yōu)化使用和壽命，并模擬性能。
因此，數(shù)字孿生對(duì)于克服幾十年來(lái)困擾制造商天花板效應(yīng)有很大幫助。通過(guò)VR耳機(jī)或桌面訪(fǎng)問(wèn)的虛擬3D展示是對(duì)于減少停機(jī)時(shí)間、提高工廠效率是一個(gè)極佳的解決方案。

工作中如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生？

拋開(kāi)技術(shù)細(xì)節(jié)不談，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生相當(dāng)簡(jiǎn)單。

第一步是構(gòu)建虛擬世界。例如，在制造業(yè)中，有關(guān)實(shí)體工廠及其設(shè)備的藍(lán)圖數(shù)據(jù)被輸入3D映射程序，生成精確的虛擬環(huán)境。接下來(lái)，實(shí)時(shí)監(jiān)視器和傳感器用于從機(jī)器中提取動(dòng)態(tài)性能數(shù)據(jù)。
隨著工作模型的完成，是時(shí)候利用人工智能 (AI) 和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML)的力量了。高級(jí)算法通過(guò)“觀察”數(shù)字雙胞胎和“學(xué)習(xí)”來(lái)區(qū)分正常和異常的性能行為，從而建立操作基線(xiàn)。
傳統(tǒng)上，大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)只會(huì)單獨(dú)提供有關(guān)每臺(tái)設(shè)備的信息。在缺乏整體方法的情況下，它很快變得難以管理并且容易忽視重要線(xiàn)索。
然而，數(shù)字雙胞胎在其環(huán)境范圍內(nèi)以及與其他機(jī)器相關(guān)的機(jī)器數(shù)據(jù)中聚合。這可以為您的整體運(yùn)營(yíng)提供一個(gè)統(tǒng)一、有凝聚力和全面的畫(huà)面，從而獲得可行的洞察力。
數(shù)字孿生如何改變當(dāng)今的制造業(yè)

要完全掌握數(shù)字孿生的概念，我們需要在工作中看到它。這需要我們?nèi)サ聡?guó)美麗的巴伐利亞小鎮(zhèn)雷根斯堡進(jìn)行一次小旅行。雷根斯堡被廣泛認(rèn)為是歐洲保存最完好的中世紀(jì)小鎮(zhèn)。一個(gè)鮮為人知的事實(shí)是，雷根斯堡不僅擁有一個(gè)，而且還擁有兩個(gè)巨大的寶馬生產(chǎn)設(shè)施。

第一個(gè)設(shè)施正是您所期望的：一個(gè)每天生產(chǎn) 800 輛新車(chē)的實(shí)體工廠。第二個(gè)設(shè)施的外觀和行為與第一個(gè)完全相同——唯一的區(qū)別是它完全存在于數(shù)字以太中。
事實(shí)上，寶馬工廠的數(shù)字雙胞胎模擬了生產(chǎn)過(guò)程的每個(gè)部分：工人的化身將設(shè)備運(yùn)送到生產(chǎn)線(xiàn)，技術(shù)人員塑造每輛車(chē)的金屬框架，質(zhì)量控制專(zhuān)家仔細(xì)檢查每個(gè)組件。
通過(guò)屏幕或虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 耳機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)字副本被認(rèn)為是現(xiàn)實(shí)生活中的虛擬副本，它一直是減少浪費(fèi)、設(shè)計(jì)復(fù)雜技術(shù)計(jì)劃、升級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要工具。但汽車(chē)制造業(yè)并不是唯一歌頌數(shù)字孿生技術(shù)的行業(yè)。

在醫(yī)療保健領(lǐng)域，數(shù)字雙胞胎被用來(lái)精確復(fù)制在現(xiàn)實(shí)生活中難以研究的內(nèi)部器官。與此同時(shí)，在航空航天業(yè)，國(guó)防承包商利用數(shù)字制造能力為美國(guó)空軍設(shè)計(jì)和制作下一代戰(zhàn)斗機(jī)原型。

不乏現(xiàn)實(shí)生活中的例子。很明顯，自從第一次工業(yè)革命用蒸汽取代人力以來(lái)，雙胞胎如何比任何其他技術(shù)都更能改變制造業(yè)。
為什么數(shù)字孿生對(duì)制造業(yè)至關(guān)重要？
維護(hù)昂貴的機(jī)器需要大量的關(guān)心和關(guān)注。面對(duì)不斷變化的工作條件和緊迫的交貨期限，這尤其困難。盡管有軟件解決方案的幫助，許多制造商在生產(chǎn)力和生產(chǎn)時(shí)間方面都遇到了難以逾越的優(yōu)化天花板。
但數(shù)字雙胞胎正在改變游戲規(guī)則，幫助制造商在各個(gè)層面優(yōu)化效率、價(jià)值和創(chuàng)新。這是通過(guò)根據(jù)工廠的許多元素和動(dòng)態(tài)提供對(duì)工廠完整運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)洞察來(lái)實(shí)現(xiàn)的。結(jié)果是：