数字孪生的发展。
工业4.0核心理念是什么?通俗讲就是数字世界和物理世界的深度融合,即CPS。数字是最能够体现CPS的,未来新一代的制造,更大的特点,或者说较重要的特点之一就是数字孪生。
因为有数字孪生,可以把一些物理实体看成是物理生命体,生命体的含义就是有质感,自我意识的,能够自我控制,以前传统的装备是没有这种能力的。数据是物理生命体的血液。
数字孪生的一个关键内容,在于和物理生命体的共生,所谓共生就是在全生命周期,数字孪生体是和物理实体联系在一起的。
孪生的一个很重要的场景是未来智能网联汽车。数字孪生,场景非常重要,中国搞智能网联汽车,就是车、物、云融合,这里面都包含场景的孪生。
过程孪生也很重要,以前不存在这种定义,尤其是机器装备运行过程中,真正的一个机器装备的孪生体,是在不断变化。运行过程中,各种参数发生变化,数字孪生体也是在不断变化。
自律跟踪,现在移动的机器都可以加工,现在这种加工不像以前,需要高精度的导规,现在用机器人,对辅助装置的要求很高,就要对这个加工过程感知,定位在哪里,怎么走等等,都是需要进行数字孪生模型。
数字孪生实现的关键要素
数字孪生实现的关键在于工业软件。首先是仿真,很多的仿真软件,尤其是在产品开发的过程中,需要用到一些仿真软件,这也是我们现在中国工业软件很薄弱的一个环节。还有一个多物理的仿真,不光涉及到机械问题,还有电、磁、热、液压等等,是一个多物理。还有基于数字孪生技术的仿真,不再是离线的,可以与真实世界建立永久实时交互的连接,这是和以前不一样的。
数字孪生需要APP,举一个例子:船舶制造,焊接很重要,焊完了之后,再把它吊装到车间进行检查,但是焊接的时间已经过了好多天了,发现问题也很难追溯,并且很难处理。现在方法是什么?在焊接的过程中,实时检测,采集这些参数,训练去分析,工艺上建立了很多APP,实时进行检测,保证焊接质量。反映到缺陷的时候是什么情况,该怎么应对,都以工业APP的形式沉淀出来,当我们检测出来是什么问题的时候,马上就进行相应的处理。
汽车焊接,多台机器人协作,同样的也是焊接过程中采样,每秒1.5万次以上的采集,通过采集数据,发现问题进行干预,保证质量。谷器
数字孪生应用的生态系统,在国内,相比而言欠缺了一些,我们还要向国外学习。国外的协作做得很好,就是一个良好的生态系统。一个好的生态,才能做好事情。
总之,数字孪生的主要体现在物理系统运行的环境与系统中、过程中,孪生的实现关键在于工业软件。