“数字化双胞胎”如何打通食品饮料企业任督二脉？ | 新制造观察分享

数字双胞胎技术作为前沿的制造业融合技术，能够对真实物理环节进行模拟仿真展示，打通了从产品设计、生产到运输的所有环节。其是实现智能工厂的典型应用，目前多应用在航空、汽车领域。本文则从数字双胞胎技术在食品饮料制造业的应用角度，阐释了该技术的底层逻辑、应用场景和价值。

本文表达的精髓观点有：

1.“数字化双胞胎”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；

2.“数字化双胞胎”在食品饮料制造业的应用有：配方数字化双胞胎、包装设计数字化双胞胎、食品饮料包装物理仿真验证等方面。

本次分享的内容来自丁宁。文章摘自“智造食光”，以下带来亿欧智库精选阅读：

关于数字化，人们有几个常见的误区：

“数字化就是MES。”

“我们花巨资上了ERP、MES、LIMS等，智能制造大功告成。”

“我们已经是全进口自动化设备，最快达到72000瓶/小时灌装速度，迈进了工业4.0。”

“我们引入了机器人、AGV等等，实现了无人化生产线，这就是智能制造。”

“我们已经通过DCS/SCADA系统实现了生产过程透明化，数字化就这么简单。”

“智能制造的关键是实现贯穿企业设备层、单元层、车间层、工厂层、协同层不同层面的纵向集成，跨资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态不同级别的横向集成，以及覆盖设计、生产、物流、销售、服务的端到端集成。”

——工信部、国家标准委：国家智能制造标准体系建设指南（2018年版）

数字化、智能化涵盖企业多个层面

数字化、智能化是一个复杂的系统工程。数字化是智能化的基础，其核心的任务是通过企业信息系统（IT）和自动化系统（OT）的无缝结合，实现数据的流动，最终实现端到端集成、纵向集成和横向集成。

端到端集成是围绕产品全生命周期和价值链展开的，企业与企业之间的集成旨在满足客户定制化的需求，实现“按需生产”，可以理解为“线集成”。

纵向集成主要解决企业内部不同层面各系统之间的集成，通过数字化和可视化打造“透明工厂”，提高生产效率，可以理解为“点集成”。

横向集成是从全产业链出发，实现全价值链上所有企业之间的集成和社会化协作，可以理解为“网集成”或生态圈构建。

数字化双胞胎（Digital Twin）打通企业价值链端到端的经脉

“数字化双胞胎”是指在计算机软件和数据平台中对实际产品的设计、规划和生产过程进行数据镜像和仿真，从而提高制造企业产品研发、制造的生产效率和柔性。

“数字化双胞胎”可以支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型，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。

数字化双胞胎包括产品数字化双胞胎，生产工艺流程数字化双胞胎和性能数字化双胞胎，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TEAMCENTER数据平台下，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。在企业整个价值链中的数据将通过工业云平台不断积累数据，验证并优化物理平台的性能。

数字化双胞胎（Digital Twin）在食品饮料行业的应用场景

1.食品饮料配方数字化双胞胎

食品饮料配方数字化双胞胎是对食品饮料产品的原料、配方等数据进行数字化和标准化，通常的数字化工具是产品生命周期PLM研发软件，例如SIMATIC IT R&D Suite研发套件等。

食品饮料配方数字化双胞胎实现了对不同产品原料配方的数字化记录，并能对相应的生化指标、营养成分等进行自动分析计算，保证不同批次、不同工厂产品质量的稳定性和口味的一致性。还可以根据系统设定的指标上限值对数据进行校验，帮助和确保产品符合不同国家和地区的食品质量安全标准。

食品饮料配方数字化双胞胎还可以实现产品原料配方信息与产品包装标识数据自动关联，保证包装标签标识内容的准确合规。

2.食品饮料包装设计数字化双胞胎

食品饮料包装设计数字化双胞胎是对产品包装的数字化镜像，通常采用设计仿真软件，例如NX。它支持开放的基于3D CAD/CAE/CAM标准的外形、结构设计和数据管理，提供广泛的模型库（包括结构、表面材料、材料参数、造型等），并且通过模块化结构实现设计流程标准化，从而大大提高设计效率和数据管理的便利性。

3.食品饮料包装物理仿真验证

在完成包装3D设计后，可以通过NX设计仿真软件的仿真平台，例如Simcenter 3D进行系统验证优化，它可以提供集成了结构、声学、流体、热力、运动、复合材料等模型的仿真环境，验证不同包装设计的可靠性和安全性，例如可以对不同装箱方式、堆垛负荷、运输强度、环境条件等进行适应性的仿真验证，缩短新包装设计的测试时间。

配方数字化双胞胎和包装数字化双胞胎构成了完整的食品饮料产品数字化双胞胎，它将通过数据平台例如TEAMCENTER贯穿整个价值链，成为数字化驱动力的重要一部分。