数字孪生技术在研发制造型企业中的应用
蔡少敏
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蔡少敏,. 数字孪生技术在研发制造型企业中的应用[J]. 建模与系统仿真,2021.4. DOI:10.12721/ccn.2021.157038.
摘要:
国家在智能制造“十三五”规划中,将实现数字化、智能化作为重要议题,并定义了清晰的量化目标。数字化以整体系统视角审视企业全价值链各个环节的问题,以技术手段获取数据,并使其能够在系统间自由流动交互,将先进管理经验与流程固化在企业之中,降低产品生命周期管理、从订单到交付过程管理等一系列企业活动中的种种不确定性,全面提高企业综合竞争力。对于研发制造型企业,从大批量制造标准产品逐渐走向多品种小批量的定制化生产是发展的必然趋势,所以在研发制造型企业中融入了数字孪生技术来优化当前的管理方案,不仅可以加快研发进程,还有助于解决在实际制造时所产生的问题。因此,研发制造型企业需要加强对数字孪生技术的科学研究,和当前指导任务相互的匹配,逐渐的改进当前的制造方案,从而使研发制造型企业能够在新时期下获得长足的进步以及发展。
关键词: 数字化数字孪生技术研发制造型企业应用研究
DOI:10.12721/ccn.2021.157038
基金资助:

在研发制造型企业发展进程中,要充分的发挥数字孪生技术本身的优势,通过数字孪生技术对产品、机器、生产线以及整个工厂进行仿真和验证,实现柔性高效生产,及时的发现在制造时所产生的问题,调整现有的生产制造方案,使生产制造能够具备较强的准确性,优化当前的工作方案,保证产品制造效果的提高。

一、数字孪生技术的概述

(一)内涵

数字孪生简单说就是在虚拟空间中完成物理对象、系统、数据的映射,以反映相对应的实体的全生命周期过程,挖掘历史规律,监控实时状态,预测未来趋势。将数字孪生技术应用于物理工厂中,将大幅推动产品在设计、生产、管理及维护等环节的变革。数字孪生技术是综合运用感知、计算、建模等信息技术,通过软件定义,对物理空间进行描述、诊断、预测、决策,进而实现物理空间与虚拟空间的交互映射。

在数字孪生技术使用过程中,主要是为了建立信息化的模型,做好前期的预估以及生产的调整,以现代化工业体系为主实现数据同步,之后再将信息录入到整体模型中,完成镜像数字化的精准预测,实现信息的有效反馈,从而使准确度能够得到全面的提高。通过仿真模型,不仅可以将现场制造信息进行完整的整合,还有助于快速地发现在现场制造时所产生的各种质量问题,全面的保证整体的制造效果,从而使整体制造水平能够得到全面提高。数字孪生技术使用过程中除了能够进行模型的构建之外,还有助于加快信息沟通的速度,在部门内部建立良好的工作环节以及交流平台。因此在实际工作中需要管理人员加强对数字孪生技术有效了解和认识,根据现场制造要求建立更加科学的管理方案,充分地发挥数字孪生技术本身的利用优势,为后续研发制造顺利实施提供重要的基础。

(二)特点

1.参数化

首先是参数化的特点,在数字化模型建立方面可以将不同参数进行相互的整合,得出更加完整的模型信息,之后所创造的三维信息化模型,也可以包含不同系统的架构属性,从而使信息系统利用效果能够得到全面提高。同时在信息化模型建立方面还可以根据现场的制造要求随时更改模型中的相关数据并或进行定期的更新以及修正,更加贴合于实际的管理要求,从而使各项参数准确性能够得到充分的保证,优化现场的管理方案,整体研发制造效果能够得到全面的提高,保证各个参数的科学性。在参数化管理过程中,可以配合着数据的交互性来完善模型中的内容。这主要是由于在制造中所包含的制造环节较为复杂,如果忽略了某一部位的管理,会增加实际矛盾问题的发生概率,所以在实际工作中需要充分地发挥数字孪生技术本身的应用优势来做好信息有效沟通以及互动,在内部管理工作中可以建立良好的数据交流平台,无论是设计人员和制造人员都可以参与到其中完整信息的交换以及沟通,充分的彰显数字孪生技术在参数化方面的应用优势。

2.可视化

其次为可视化的特征,这也是数字孪生技术应用的主要工作优势,数字孪生技术能够为不同人员提供信息化的三维模型,并且具备较强的互动性。通过模型的可视化能够将制造所有的信息进行完整的罗列,并且没有任何的艺术处理,彰显出最为真实的制造空间。另外在模型建立方面能够将细节和实物相互的统一,在模拟图中快速地展示在制造中所存在的质量问题,之后再根据现场情况优化当前的制造方案,减少不必要资金的浪费,全面的提高整体的管理效果。同时也可以缓解各种设计所产生的冲突问题,全面的保证现场的制造效果。

二、数字孪生技术在制造研发企业中的具体应用

(一)三维技术的应用

为了充分地发挥数字孪生技术本身的优势,在实际工作中需要严格按照制造的要求和标准提高整体管理的科学性,同时也可以充分地发挥数字孪生技术本身的功能,完善技术使用模式,通过三维立体化模型快速地发现在制造中所产生的质量问题之后,再商讨出更加科学的管理方案,从而使整体制造过程能够具备较强的通畅性。在实际工作中需要联动不同人员的工作职责,对制造重难点问题进行科学的研究以及讨论,以此来优化当前质量管理模式,对质量管控目标进行清晰的认识,防范各种矛盾问题的发生,从而使现场质量管理效果能够得到全面的增强。充分的彰显数字孪生技术本身的应用优势,使制造过程能够具备较强的通畅性。

(二)制造技术管理

首先为质量的监控,在实际制造中需要保证各个制造环节能够符合质量管理要求,利用数字孪生技术在时间维度空间维度方面做好制造过程的全面监督,可以减少突发问题的发生概率,从而使整体制造效果能够得到全面的提高。在实际管理过程中,需要在数字孪生技术模型中添加与之对应的质量管理信息,例如管理规范标准以及合格证书等相关的信息,做好全过程的监督以及管理,防止各种问题的发生。另外在后续工作中还可以将相关材料质量融入到质量管理平台中,方便在验收时做到及时的查看以及调用,之后再配合着仿真检查,逐渐的提高当前的管理效果,从而使质量管理水平能够更上一层楼,全面提高质量管理工作本身的科学性以及规范性。

其次在后续工作中要进行的是制造材料的监督以及管理,由于制造现场所包含的材料较为复杂,所以为了减少质量问题的发生概率,在实际工作中需要完善质量管理工作模式,落实精细化的工作思维,做好全生命生产周期的有效监测。在材料入场时需要做好信息的反复核对,按照不同的项目特点在模型中进行有效的录入,为后续材料验收管理提供重要的基础。在材料使用时,可以对关键工序建立仿真立体化的模型,充分地彰显可视化本身的优势,方便人员了解实际的制造流程以及制造标准,减少技术性错误而产生的矛盾问题。

结束语

在研发制造型企业中由于包含的制造环节太过复杂,为了使制造环节能够具备较强的通畅性,在实际工作中要充分地发挥数字孪生技术本身优势构建相对的模型之后再进行全过程的监督,做好信息的更新以及处理,提出针对性较强的质量管控方案,精准地完成当前的质量管控任务,从而使整个制造能够具备较强的通畅性,降低突发问题的发生概率。

参考文献

[1]杨彦明.浅析离散型制造企业智能制造方向及方法.现代信息科技,2019,3(22):156-158.

[2]陈龙伟.离散型制造企业数字化管理系统解决方案J].数字通信世界,2019(5):129.

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