| 工廠怎么搞數(shù)字孿生系統(tǒng)？一場(chǎng)制造業(yè)的重塑正撲面而來(lái) |
| 發(fā)布時(shí)間:2021-11-26 09:38:33 | 瀏覽次數(shù)： |
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工業(yè)革命是現(xiàn)代制造業(yè)的起點(diǎn)，核心是產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)。上個(gè)世紀(jì)，電腦的發(fā)明讓制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，2000年開(kāi)始的互聯(lián)網(wǎng)革命，讓數(shù)據(jù)能夠彼此連接，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)利用的效率。當(dāng)我們分析產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)的時(shí)候，思路要從需求出發(fā)，找到能夠滿足需求的技術(shù)，最后分析哪些企業(yè)在滿足市場(chǎng)需求上取得了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。制造業(yè)的核心需求總結(jié)出來(lái)其實(shí)就是三條：可管可控、提質(zhì)降價(jià)和個(gè)性制造。可管可控是一個(gè)工廠運(yùn)行的基礎(chǔ)，需要對(duì)設(shè)備工作狀況、產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、庫(kù)存等信息有實(shí)時(shí)的了解，可在出現(xiàn)異常狀態(tài)前，就提前進(jìn)行維護(hù)。技術(shù)上主要通過(guò)布設(shè)大量的傳感器和攝像頭實(shí)現(xiàn)。其次是優(yōu)化生產(chǎn)效率，也就是提質(zhì)降價(jià)。主要的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段是大量運(yùn)用機(jī)械臂和機(jī)器人替代人工。最后是個(gè)性化制造，這個(gè)環(huán)節(jié)的難點(diǎn)是，如何同時(shí)滿足個(gè)性化和規(guī)模化的生產(chǎn)。目前的生產(chǎn)線之所以效率高，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)高度重復(fù)的流程，能快速生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，但產(chǎn)線的變化永遠(yuǎn)跟不上產(chǎn)品的變化。以上我們總結(jié)了制造業(yè)的三大核心需求，和分別對(duì)應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，但有一項(xiàng)技術(shù)可同時(shí)從這三個(gè)方面對(duì)工廠進(jìn)行優(yōu)化，讓它具備持續(xù)更新迭代的能力，這就是數(shù)字孿生。怎么理解工廠的持續(xù)迭代呢？答案是小步快跑。快速迭代本來(lái)是軟件產(chǎn)品的專(zhuān)利，因?yàn)楦戮S護(hù)成本很低，可以通過(guò)快速試錯(cuò)，根據(jù)用戶的反饋不斷優(yōu)化自己的產(chǎn)品。
但這種能力在硬件產(chǎn)品上就難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵斐鲆粋€(gè)硬件產(chǎn)品原型就得花不少功夫，更別說(shuō)根據(jù)用戶使用后的反饋進(jìn)行快速優(yōu)化了，所以硬件產(chǎn)品的更新?lián)Q代通常會(huì)慢很多。不過(guò)，數(shù)字孿生技術(shù)的出現(xiàn)將根本性的解決這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)我們能在高度仿真的虛擬環(huán)境中模擬硬件的運(yùn)行，就能測(cè)試各種不同的改動(dòng)，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，最后再生產(chǎn)出優(yōu)化后的產(chǎn)品。我們經(jīng)常舉的例子是自動(dòng)駕駛汽車(chē)，當(dāng)我們把汽車(chē)模型、傳感器參數(shù)等等紛紛數(shù)字化之后，讓數(shù)字化的汽車(chē)在仿真環(huán)境中訓(xùn)練自動(dòng)駕駛能力，最后再把訓(xùn)練好的算法輸回汽車(chē)?yán)铮敲催@臺(tái)現(xiàn)實(shí)中的汽車(chē)就具備了優(yōu)化后的自動(dòng)駕駛能力。再往前想一步，如果硬件產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)迭代，那么生產(chǎn)硬件產(chǎn)品的工廠可以嗎？其實(shí)有不少企業(yè)已經(jīng)在嘗試了，例如寶馬和英偉達(dá)合作，利用其Omniverse平臺(tái)，打造了一個(gè)數(shù)字孿生汽車(chē)生產(chǎn)車(chē)間，里面不但高度還原了產(chǎn)線的流程和機(jī)械結(jié)構(gòu)，還包括工人、機(jī)器人等，幾乎涵蓋了現(xiàn)實(shí)中這座工廠的所有元素。
虛擬化帶來(lái)的好處就是，每當(dāng)工廠中的設(shè)備需要更新時(shí)，都可以先在仿真環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試優(yōu)化，或者對(duì)新的設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，使其能快速適應(yīng)真實(shí)工廠的環(huán)境。寶馬公司的董事Milan表示，這座數(shù)字孿生工廠可將寶馬的生產(chǎn)規(guī)劃效率提高30%。
美國(guó)著名設(shè)備制造商通用電氣公司，已經(jīng)將數(shù)字孿生作為公司的長(zhǎng)期戰(zhàn)略之一，構(gòu)建了超過(guò)150萬(wàn)個(gè)數(shù)字孿生體，包括飛機(jī)引擎、海上石油鉆井平臺(tái)、風(fēng)力發(fā)電廠等等。
可以預(yù)見(jiàn)，數(shù)字孿生技術(shù)將是制造業(yè)從自動(dòng)化到智能化轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)之一，未來(lái)對(duì)工廠的設(shè)計(jì)規(guī)劃也會(huì)從可持續(xù)升級(jí)迭代的角度重新展開(kāi)。
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