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虚拟仿真 vs. 数字孪生

作者:Mark Hoske2023.12.25阅读 8264



图片来源:Huffman Engineering
  本文探讨了仿真和数字孪生软件如何通过实现自动化系统的概念、设计、测试、培训、安装、升级和优化来加速数字化转型,从而提高企业的竞争力。
  使用仿真软件和数字孪生可以帮助实现自动化和控制的有效集成,以提高竞争力。系统集成商需要了解客户的需求,在仿真中直观表示这些项目的需求,往往会获得更好的效果。仿真是一种未被充分利用的策略,Huffman Engineering公司的工程经理Keith Mandachit预计,“随着我们进入数字化时代,能够看到更多这样的策略。”
  仿真软件使得可以在安装前进行测试。它通过测试概念和策略来实现创新,而无需构建系统的资本支出。它允许在准备好运营系统之前对操作员进行培训。所有这些评估组件都意味着,当实际设计结合在一起时,设计会更智能、更快速、更准确。
  Applied Manufacturing Technologies (AMT)公司的首席运营官Craig Salvalaggio表示,仿真软件可以用于复制离散事件、模拟工厂过程和工作流程,以及为自动化项目进行虚拟调试。
  01  用于自动化和控制的数字孪生
  数字孪生软件可以帮助创建并彻底测试机器或过程,而无需物理构建和安装。例如,假设一个项目正在考虑通过机器运行输送机。创建仿真可以显示机器设计是否能够跟上输送机运行的速度,或者很容易显示较小的机器如何仍能满足目标并适应较小的空间。数字孪生甚至可以在系统开始生产之前,帮助进行操作人员的培训。
  在为数字孪生提供更多细节之前,“我们总是能通过编程在软件中进行仿真,连接开关并对其进行强制,操作数据和寄存器值,并查看逻辑如何工作。”Mandachit说。将其扩展为数字孪生,可以显示更多过程是如何相互作用的,并有助于规划、设计、测试和升级控制系统设计。他说,现在我们可以提前测试代码和整个过程,而不仅仅是零零碎碎的测试。
  Salvalaggio建议,通过数字孪生可以显示如何将元件引入工作单元,并确定对所设计应用程序的工作过程、动作和周界防护的影响,以更好地规划、查看场景并进行虚拟调试。
  02  仿真软件的优势在数字孪生中得到扩展
  Salvalaggio描述了三个不同难度等级的仿真:
  ●作为一种可视化的规划工具,仿真可以为工厂的系统设计概念化带来很多价值,比二维布局更有帮助。
  更进一步,软件可以仿真进料、有效载荷、运动学、机器人、输送机、产品流和过程吞吐量,这远远超出了一个工作单元的设计。高级仿真有助于进行更多工程级别的工作,为离线编程提供反馈,并减少系统集成和现场安装时间。
  ●最有用和最具挑战性的是完整的数字孪生,它能随着从工作单元竣工图纸到工厂实际情况的变化而不断更新。作为工作流程的一部分,新信息需要更新数字模型,以实现更多价值。
  随着仿真和数字孪生软件功能的不断发展,成本也在下降。Salvalaggio预计,“ 五年后,我认为我们将看到数字孪生获得更广泛地引用”,尤其是当大公司开发出大量的可实施方案并带来显著的价值提升时及增加。
  数字孪生可以帮助制造企业实现优化,“在冒险花费时间和资源对系统进行物理改变之前,先看看模拟的改变是否会带来预期的回报。” Mandachit说。模拟和数字孪生的使用有助于工厂更好地规划,以适应生产需求和变化。
  03  高效使用仿真软件的7个技巧
  关于仿真软件如何助力数字化转型的实施,ChatGPT给出了自己的答案。Control Engineering杂志近日就自动化和控制应用如何使用仿真软件询问了ChatGPT,得到了如下的回复。
  仿真软件可以成为数字化转型升级的强大工具,因为它允许在安全可控的环境中测试编程升级、重新设计、优化和培训,然后再在工厂车间的物理环境中实施。
  七个技巧可以帮助高效地使用仿真软件进行自动化和控制:
  1.确定仿真的范围:明确定义需要仿真的过程,包括所有输入、输出和影响系统的其它相关因素。
  2.选择合适的仿真软件:选择能够准确表示被建模系统并具有分析所需功能的仿真软件。
  3.准确收集数据:收集有关建模过程的准确数据,如输入/输出数据、运营参数和其它相关信息。这些信息将有助于确保仿真能够准确表示物理系统。
  4.验证仿真:仿真完成后,通过将其结果与真实物理系统的实际结果进行比较来验证仿真。这将有助于确保仿真的准确性和可靠性。
  5.使用仿真进行培训:仿真软件可用于对操作员和工程师进行新工艺或升级方面的培训。它为测试和学习提供一个安全可控的环境,没有对实际系统造成损坏的风险。
  6.使用仿真进行优化:仿真软件也可以用于优化过程。通过测试各种场景和设置,工程师可以确定最高效、最有效的系统运行方式。
  7.迭代和优化:在工厂实施之前,使用仿真软件测试和完善各种设计、升级或优化策略。这有助于节省时间、资源并防止代价高昂的错误。
  仿真软件可以成为自动化和控制应用的宝贵工具,允许在安全可控的环境中测试升级、重新设计、优化和培训。通过遵循最佳实践并使用适当的软件,工程师可以提高控制系统的准确性、可靠性和效率。
  关键概念:
  ●随着仿真和数字孪生软件功能的不断发展,成本也在下降。
  ●了解使用仿真软件进行自动化和控制应用的7个技巧。
  思考一下:
  您是否使用仿真和数字孪生来加快和改进迁移和升级?


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