數(shù)字孿生在制造業(yè)的應(yīng)用前景廣闊。其中，產(chǎn)品的數(shù)字孿生應(yīng)用覆蓋產(chǎn)品的研發(fā)、工藝規(guī)劃、制造、測(cè)試、運(yùn)維等各個(gè)生命周期，可以幫助企業(yè)推進(jìn)數(shù)字化營銷和自助式服務(wù)，有助于企業(yè)提升維護(hù)服務(wù)收入，創(chuàng)新商業(yè)模式；工廠數(shù)字孿生在工廠設(shè)計(jì)、建造，生產(chǎn)線調(diào)試、安裝，工廠運(yùn)行監(jiān)控、工業(yè)安全等方面都可以對(duì)企業(yè)帶來價(jià)值；數(shù)字孿生在供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域也可以應(yīng)用，例如車間物流調(diào)度、運(yùn)輸路徑優(yōu)化等。
以下介紹一些數(shù)字孿生在制造業(yè)的典型應(yīng)用：
01、產(chǎn)品的運(yùn)行監(jiān)控和智能運(yùn)維
對(duì)于能夠?qū)崿F(xiàn)智能互聯(lián)的復(fù)雜產(chǎn)品，尤其是高端智能裝備，將實(shí)時(shí)采集的裝備運(yùn)行過程中的傳感器數(shù)據(jù)傳遞到其數(shù)字孿生模型進(jìn)行仿真分析，可以對(duì)裝備的健康狀態(tài)和故障征兆進(jìn)行診斷，并進(jìn)行故障預(yù)測(cè)；如果產(chǎn)品運(yùn)行的工況發(fā)生改變，對(duì)于擬采取的調(diào)整措施，可以先對(duì)其數(shù)字孿生模型在仿真云平臺(tái)上進(jìn)行虛擬驗(yàn)證，如果沒有問題，再對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
在復(fù)雜裝備的運(yùn)維方面，可以通過AR技術(shù)，基于產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型生成產(chǎn)品操作、裝配或拆卸的三維動(dòng)畫。在實(shí)物環(huán)境下，透過各種穿戴設(shè)備或移動(dòng)終端進(jìn)行示教。
02、工廠運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)模擬和遠(yuǎn)程監(jiān)控
對(duì)于正在運(yùn)行的工廠，通過其數(shù)字孿生模型可以實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)行的可視化。包括生產(chǎn)設(shè)備目前的狀態(tài)，在加工什么訂單，設(shè)備和產(chǎn)線的OEE、產(chǎn)量、質(zhì)量與能耗等，還可以定位每一臺(tái)物流裝備的位置和狀態(tài)。對(duì)于出現(xiàn)故障的設(shè)備，可以顯示出具體的故障類型。華龍訊達(dá)應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，在煙草行業(yè)進(jìn)行了工廠運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)模擬和遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)踐，中煙集團(tuán)在北京就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分布在各地的工廠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。海爾、美的在工廠的數(shù)字孿生應(yīng)用方面也開展了卓有成效的實(shí)踐。
03、生產(chǎn)線虛擬調(diào)試
虛擬調(diào)試技術(shù)在數(shù)字化環(huán)境中建立生產(chǎn)線的三維布局，包括工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備、PLC和傳感器等設(shè)備。在現(xiàn)場調(diào)試之前，可以直接在虛擬環(huán)境下，對(duì)生產(chǎn)線的數(shù)字孿生模型進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)、工藝仿真和電氣調(diào)試，讓設(shè)備在未安裝之前已經(jīng)完成調(diào)試。
應(yīng)用虛擬調(diào)試技術(shù)，在虛擬調(diào)試階段，將控制設(shè)備連接到虛擬站/線；完成虛擬調(diào)試后，控制設(shè)備可以快速切換到實(shí)際生產(chǎn)線；可隨時(shí)切換到虛擬環(huán)境，分析、修正和驗(yàn)證正在運(yùn)行的生產(chǎn)線上的問題，避免長時(shí)間且昂貴的生產(chǎn)停頓。
虛擬調(diào)試技術(shù)對(duì)企業(yè)的價(jià)值體現(xiàn)在：早期驗(yàn)證優(yōu)化研發(fā)+工藝+制造的可行性，減少物理樣機(jī)投入成本；減少去用戶現(xiàn)場做機(jī)器人調(diào)試時(shí)間和出錯(cuò)率，節(jié)約出差成本；虛實(shí)融合后為整個(gè)工廠的數(shù)字孿生打好基礎(chǔ)，工廠建成之后可以與SCADA系統(tǒng)融合，打造基于三維模型的可視化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠的數(shù)字孿生。
04、機(jī)電軟一體化復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)
對(duì)于高度復(fù)雜的機(jī)電軟一體化產(chǎn)品，可以在研發(fā)階段通過構(gòu)建產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型，并通過工程仿真技術(shù)的應(yīng)用加速產(chǎn)品的研發(fā),幫助企業(yè)以更少的成本和更快的速度將創(chuàng)新技術(shù)推向市場。運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)，能夠綜合利用結(jié)構(gòu)、熱學(xué)、電磁、流體和控制等仿真軟件進(jìn)行單物理場仿真和多場耦合仿真，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、確認(rèn)和驗(yàn)證，還可以構(gòu)建精確的綜合仿真模型來分析實(shí)際產(chǎn)品的性能，實(shí)現(xiàn)持續(xù)創(chuàng)新。通過結(jié)合創(chuàng)成設(shè)計(jì)技術(shù)(Generative Design)、增材制造技術(shù)、半實(shí)物仿真技術(shù)，可以顯著縮短產(chǎn)品上市周期。
05、數(shù)字營銷
對(duì)于尚未上市的新產(chǎn)品，通過發(fā)布其概念階段的數(shù)字孿生模型，讓消費(fèi)者選擇更喜歡的設(shè)計(jì)方案，然后再進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和制造，這樣有助于企業(yè)提升銷售業(yè)績。同時(shí)，通過構(gòu)建基于數(shù)字孿生模型的在線配置器，可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的在線選配，實(shí)現(xiàn)大批量定制。
