数字孪生不仅仅是物理产品或环境的虚拟表示。它们是精确的数字模型,通过传感器、电子设备和互联设备在物理对象的整个生命周期中持续更新。
数字孪生可以与人工智能、机器学习、互联设备和其他先进技术配对使用。这项技术与各种企业系统相结合,使工程、制造、运营和服务组织能够开发新产品或改进产品,简化流程以提高效率,并预测产品在整个生命周期中的行为。让我们来探讨各种类型的数字孪生及其使用方式。
数字孪生有四种基本类型:
第一种也是最基本的一种是组件孪生。这是系统或产品单个部件的数字表示,例如风力涡轮机的叶片或底座。在大多数情况下,组件孪生是组件中会持续磨损或承受应力的关键部件的模型。该模型会在该部件可能经历的模拟条件下运行,以寻找改进之处,确保产品在类似情况下的完整性。
资产孪生,或称产品孪生,是产品的表示,而不是单个部件的表示。以风力涡轮机为例,模拟是在整个涡轮机上运行的。这些模拟会寻找由于应力或环境问题导致的性能潜在问题,或产品可改进之处。
系统孪生是协同工作的产品系统的表示。可以在各种条件下对系统运行模拟,以寻找可能影响生产力或效率的性能问题、磨损,或通信和网络问题。在风力涡轮机的例子中,模拟会在各种环境中对一组互联的涡轮机运行。
四种基本孪生类型中的最后一种是流程孪生。流程孪生是系统在机器层面、工厂层面和供应链层面协同工作的数字表示。以风力涡轮机为例,一个系统可以是一台风力涡轮机、一个涡轮机风电场,或多个风电场地。流程孪生仅表示单台涡轮机、整个涡轮机风电场,或者可能包含跨越一个地理区域、也许跨越一个州的多个风电场。每个分组都会有自己的流程数字孪生。流程数字孪生能够在机器运行和生产持续进行时整合各种流程。各种系统通过多个网络和通信设备互联。有关设备性能、状态以及人员关切或安全问题的数据会被收集起来。
工程和设计组织使用来自所有四种数字孪生的数据来分析产品和系统中的性能、功能和运行安全性。这些数据还用于确定如何解决已发现或预测到的问题,从而确定为了整体产品的完整性需要修改什么。组织中的设计部门将利用这些信息来设计新功能或创建下一代产品。服务组织将利用这些信息来制定预防性维护计划、安排现场和随叫随到的技术人员、管理备件库存,并提供实时问题诊断。
制造部门将利用有关由装配或制造过程导致的质量和性能问题的信息。运营团队将利用与供应链问题相关的信息,例如采购、物流和搬运。
除了关于客户持有产品的数据外,工厂还将使用产品和流程数字孪生来提供端到端的工厂运营信息,例如机器生产力、周期时间、质量、安全性和合规性。
数字孪生的使用提供了宝贵的信息,可以在整个企业和供应链中与客户、合作伙伴和供应商共享。随着从模拟中接收和分析数据,可以进行改进并解决问题,在许多情况下是在它们成为问题之前。在制造设施中,这带来了更快的价值实现时间、更短的周期时间、更少的机器停机时间以及更安全的制造环境。所提供的产品或服务的成本和复杂性越高,对业务和客户体验的价值就越大。