喜歡科幻電影的朋友們都知道，在無(wú)所不能的電影世界，出現(xiàn)一個(gè)與自己一模一樣的人并不稀奇。
而在現(xiàn)實(shí)的工業(yè)制造中，也已經(jīng)有一種技術(shù)，可以把產(chǎn)品加工過(guò)程、生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行、數(shù)字化工廠模擬等，通過(guò)3D虛擬仿真模型，真實(shí)映射其各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)階段的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，以幫助用戶(hù)不斷優(yōu)化和持續(xù)改進(jìn)。這就是時(shí)下非常流行的技術(shù)——“數(shù)字孿生”(Digital Twin)。
運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)，
究竟能為生產(chǎn)制造帶來(lái)哪些好處？
我們一起走進(jìn)美蓋勒的數(shù)字孿生技術(shù)小課堂。
一、虛實(shí)結(jié)合，數(shù)字孿生孕育生產(chǎn)制造“鏡像參照”
有資料顯示，數(shù)字孿生技術(shù)最早應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，是為了預(yù)防意外事件的發(fā)生。如今，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，數(shù)字孿生日益成為工業(yè)制造領(lǐng)域炙手可熱的話(huà)題。
作為行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)的先驅(qū)之一，聯(lián)合磨削集團(tuán)其實(shí)很早就將這種技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中。特別是在平面成型磨削領(lǐng)域，美蓋勒五軸磨削中心MFP 30、MFP 50、MFP 51和MFP 100，在面對(duì)航空航天工業(yè)嚴(yán)苛的加工需求時(shí)，使用數(shù)字孿生技術(shù)能更好確保產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提升材料利用率和生產(chǎn)效率。
從視頻中不難看出，通過(guò)軟件建立磨削機(jī)床加工過(guò)程3D模擬，以獲得最佳磨削操作精度。這就是數(shù)字孿生技術(shù)在生產(chǎn)制造中的一種典型應(yīng)用。
同時(shí)也告訴我們，運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行磨削加工，有一個(gè)前提條件就是要把虛擬模型場(chǎng)景化、具象化，即做到以虛化實(shí)、虛實(shí)結(jié)合，為生產(chǎn)制造提供“鏡像參照”，從而為實(shí)際生產(chǎn)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)參考、優(yōu)化建議等。
二、提升質(zhì)效，數(shù)字孿生打造生產(chǎn)制造新時(shí)空維度
在工業(yè)4.0環(huán)境中，數(shù)字孿生被認(rèn)為是另一個(gè)元素的虛擬模型，例如一臺(tái)機(jī)床、一個(gè)工件或一項(xiàng)加工工藝。它有很多優(yōu)點(diǎn)，但歸根結(jié)底其本質(zhì)是降本增效。
1、縮短項(xiàng)目啟動(dòng)測(cè)試時(shí)間
在實(shí)際加工中，新工件的工藝排布階段非常耗時(shí)，尤其是在復(fù)雜的多型面磨削過(guò)程中。在航空航天工業(yè)中，加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片就屬于這種情況。通常需要在一次夾緊中進(jìn)行十次或更多次磨削操作。
雖然傳統(tǒng)的導(dǎo)向葉片加工方法涉及編程、測(cè)試和優(yōu)化機(jī)器上的每個(gè)工藝步驟，但數(shù)字孿生技術(shù)使這一切變得可虛擬化。整個(gè)磨削過(guò)程可以在計(jì)算機(jī)上一對(duì)一地模擬，從而更有效地優(yōu)化工藝，并且可以節(jié)省高達(dá)75%的時(shí)間，相當(dāng)于幾個(gè)工作日。
在三聯(lián)導(dǎo)向葉片模擬加工中，使用數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)?dǎo)向葉片的工藝排布階段從七天縮短到一天。
2、最大化機(jī)床有效加工時(shí)間
由于新產(chǎn)品的工藝排布過(guò)程不占用機(jī)床，并且可以繼續(xù)生產(chǎn)，因此減少的準(zhǔn)備階段也提高了生產(chǎn)率。實(shí)踐證明，使用數(shù)字孿生技術(shù)節(jié)省了兩倍的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。
3、不占用機(jī)床便可對(duì)編程和操作人員進(jìn)行培訓(xùn)
由于數(shù)字孿生技術(shù)提供了機(jī)器控制系統(tǒng)的模擬，編程和操作人員可以虛擬地接受培訓(xùn)。這不僅節(jié)省了機(jī)床生產(chǎn)時(shí)間，還使培訓(xùn)變得更加靈活和有針對(duì)性。
4、降低錯(cuò)誤和損壞的風(fēng)險(xiǎn)
通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)模擬磨削過(guò)程，我們可以在數(shù)字環(huán)境中測(cè)試解決方案，錯(cuò)誤可以在實(shí)際發(fā)生之前得到糾正。這實(shí)際上消除了機(jī)床或工件損壞的可能性——這是一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)，尤其是在涉及昂貴的工件時(shí)。
5. 更好的生態(tài)足跡
在虛擬環(huán)境中工作，減少了真實(shí)機(jī)器上的資源消耗。這不僅節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，也節(jié)省了生產(chǎn)所需的能源和其他資源。簡(jiǎn)言之，數(shù)字孿生技術(shù)可以助力用戶(hù)更好地評(píng)估加工流程和生產(chǎn)系統(tǒng)，優(yōu)化資源利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
這就是數(shù)字孿生技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，這也是數(shù)字空間與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的交互聯(lián)動(dòng)。只有這樣，數(shù)字孿生技術(shù)才能成為看得見(jiàn)、摸得著、用得到的有效手段，在工業(yè)制造中真正釋放其潛在能量。
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