工业4.0新概念:数字孪生——生产流程数字化让制造业如虎添翼

亿欧智库 > 智库观点 > 工业4.0新概念:数字孪生——生产流程数字化让制造业如虎添翼

智能制造
德勤
德勤
2018-02-20 09:00
[ 亿欧导读 ] ​生产流程数字化趋势日益明显,已是大势所趋。受此趋势影响,大量企业努力寻求有效策略,以期从运营和战略层面推动实际价值的创造。数字孪生是近期的热门概念:物理实体或流程的准实时数字化镜像,有助于企业实现绩效提升。
亿欧智库精选分享,工业4.0,数字孪生,数字化,智能制造

生产流程数字化趋势日益明显,已是大势所趋。受此趋势影响,大量企业努力寻求有效策略,以期从运营和战略层面推动实际价值的创造。数字孪生是近期的热门概念:物理实体或流程的准实时数字化镜像,有助于企业实现绩效提升。本文描述了数字孪生的定义、实际应用场景及其如何驱动价值创造。

以下是亿欧智库为您带来的精选分享:

“数字孪生”定义

数字孪生在业界和学术界有多种不同的定义。但从根本上讲,数字孪生是以数字化的形式对某一物理实体过去和目前的行为或流程进行动态呈现,有助于提升企业绩效。数字孪生以针对众多层面持续、实时开展的大量物理世界数据检测为基础。该等检测可通过数字化的形式对某一物理实体或流程进行动态呈现,从而有效反映系统运行情况。

数字孪生的真正功能在于能够在物理世界和数字世界之间全面建立准实时联系,这也是该技术的价值所在。基于产品或流程现实情况与虚拟情况之间的交互,数字孪生能够创造更加丰富的模型,从而对不可预测的情况进行更加真实和全面的检测。

图1:生产流程数字孪生模型

工业4.0新概念:数字孪生——生产流程数字化让制造业如虎添翼

图1是物理世界中某一生产流程的模型,及其在数字世界中的数字化镜像。该模型呈现了五大驱动要素——物理世界的传感器和促动器、集成、数据和分析,以及持续更新的数字孪生应用程序。以下是对图1这些构成要素的概括性介绍:

传感器——生产流程中配置的传感器可发出信号,数字孪生可通过信号获取实际流程相关的运营和环境数据。

数据——传感器提供的实际运营和环境数据将在聚合后与企业数据合并,企业数据包括物料清单、企业系统和设计规范等。其他类型的数据还包括工程图纸、外部数据源连接以及客户投诉记录等。

集成——传感器通过集成技术(包括边缘、通信接口和安全)达成物理世界与数字世界之间的数据传输。

分析——数字孪生利用分析技术开展算法模拟和可视化程序,进而分析数据,提供洞见。

数字孪生——图1的“数字化”层面是指数字孪生本身。该应用程序综合以上所有要素,建立物理实体和流程的准实时数字化模型。数字孪生旨在识别不同层面偏离理想状态的异常情况。

促动器——若确定应当采取实际行动,则数字孪生将在人工干预的情况下通过促动器展开实际行动,推进实际流程的开展。

实际流程(或物理实体)及其数字虚拟镜像明显比简单的模型或结构要复杂得多。当然,图1的模型只是一个数字孪生结构,重点呈现产品生命周期的生产环节。

数字孪生的落地应用

数字孪生主要用于复杂资产或流程建模。将数字孪生应用于部署资产能够提供深刻洞见,而将数字孪生应用于生产流程则能够产生功能强大的应用程序。

复杂资产或流程会与周围的环境发生不同形式的交互作用,因此很难在整个产品生命周期内开展结果预测。数字孪生的创建可结合各种不同的实际情况,以实现不同目的。例如,数字孪生有时会用于模拟喷气式发动机和大型矿用卡车等复杂部署资产,以监测和评估资产使用过程中的磨损和压力承受情况。风电场可通过数字孪生了解运营效率低下的原因。除此之外还存在大量其他与部署资产相关的数字孪生应用情况。

目前为止,数字孪生的讨论重点大多围绕产品生命周期中的生产流程。生产流程仅仅是数字孪生的一个应用领域。事实上,数字孪生还有另一简单易行的广泛应用领域,即基于产品应用于产品全生命周期,涵盖概念开发到实际使用。例如,一家工业制造企业正面临诸多质量问题,导致维修与保修成本高企。这些问题损害了客户信任与品牌形象,因此该制造企业试图找出问题的根源所在。与此同时,在解决问题的过程中,该制造企业的供应网络受到额外影响,并进一步增加了成本。

为了有效应对以上问题,工程与供应机构积极部署数字孪生,试图解决质量问题,并持续提升保修维修相关售后服务。首先,他们决定将“设计类”物料清单与“制造类”物料清单中的所有类似信息进行整合。两者的区别之处在于,设计类物料清单包括开发及测试因素,而制造类物料清单则包含产品生产设备综合因素,如采购部件详情与装配详情。工程师可基于这些结果进行分析,并就影响质量的生产变量提出洞见。因此,团队能够提供创新见解,以改善装配流程,将返工率降低15%至20%。

虽然上述努力只是数字孪生的冰山一角,但其生成的信息正促使售后部门加大部署该应用案例,借助数字孪生流程,更加高效地在实际生产中使用产品信息,即“维修类”物料清单,从而进一步深入了解流程变量如何改变并提升性能。结合设计类、制造类以及维修类物料清单的所有信息,可打造一个有始有终的完整数字化进程,从而催生全新商业机会,包括资产可用性管理、备件库存优化、预见性维护以及服务。

数字孪生的商业价值

过去,创建数字孪生的成本高昂,且收效甚微。随着存储与计算成本日益走低,数字孪生的应用案例与潜在收益大幅上涨,并转而提升商业价值。

在探析数字孪生的商业价值时,企业须重点考虑战略绩效与市场动态相关问题,包括持续提升产品绩效、加快设计周期、发掘新的潜在收入来源,以及优化保修成本管理。可根据这些战略问题,开发相应的应用程序,借助数据孪生创造广泛的商业价值。表1列示了各种类型的商业价值。

表1:数字孪生的商业价值

工业4.0新概念:数字孪生——生产流程数字化让制造业如虎添翼

除了上述商业价值领域以外,数字孪生还可协助制造企业构建关键绩效指标。综合而言,数字孪生可用于诸多应用程序,以提升商业价值,并从根本上推动企业开展业务转型。所产生的价值可运用切实结果予以检测,而这些结果则可追溯至企业关键指标。


近年来,粤港澳大湾区在打造创新驱动新引擎,科技创新带动资源集聚等方面着力颇多,创新机制、产业升级、人才引流、协同发展等带来了多方面的机遇。相应的,人工智能、人才赋能正深刻地影响着商业步伐。

2018年10月18-19日,亿欧将在深圳举办“引擎·引领” 2018大湾区国际科创峰会(BATi),集合智能制造、智能产品、智慧城市、智慧安防、智慧交通等一众热点问题展开探讨,分析科技创新未来趋势,盘点技术革命下的发展契机。

报名链接:https://www.iyiou.com/post/ad/id/664

“引擎·引领”2018大湾区国际科创峰会(BATi).jpg

打赏支持

5
5
10
20
50
80
100
其它金额
任意赏:

参与评论

  • 工业仓
  • 2018-03-29 13:40
  • 业界认为MRO模式是未来工业品交易的发展趋势,工业仓由此产生

(0)

赞同

  |

回复

关闭
快捷登录11 密码登录
获取验证码

新用户登录后自动创建账号

登录表示你已阅读并同意《亿欧用户协议》

快捷登录 密码登录

账号为用户名/邮箱的用户 选择人工找回

关联已有账户

新用户或忘记密码请选择,快捷绑定

账号为用户名/邮箱的用户 选择人工找回

快速注册

获取验证码

创建关联新账户

发送验证码

找回密码

获取验证码
账号为用户名 / 邮箱的用户 选择人工找回

未完成注册的用户需设置密码

如果你遇到下面的问题

我在注册/找回密码的过程中无法收到手机短信消

我先前用E-mail注册过亿欧网但是现在没有办法通过它登录,我想找回账号

其他问题导致我无法成功的登录/注册

请发送邮箱到service@iyiou.com,说明自己在登录过程中遇到的问题,工作人员将会第一时间为您提供帮助

账号密码登录

乐乐呵呵@微信昵称

该亿欧账号尚未关联亿欧网账户

关联已有账户

曾经使用手机注册过亿欧网账户的用户

创建并关联新账户

曾用微信登录亿欧网但没有用手机注册过亿欧的用户

没有注册过亿欧网的新用户

先前使用邮箱注册亿欧网的老用户,请点击这里进入特别通道