如果制造业是一系列轰动一时的电影，那么最新的剧院字幕可能会这样写：“即将出现在您附近的供应链中：数字主线。” John Vickers 将是第一个排队买票的人。作为华盛顿特区 NASA 总部空间技术任务理事会的首席技术专家，他对整个机构的先进制造活动负有责任，并在帮助引导该组织在日益数字化的世界中前进方面发挥着关键作用。
通过采用数字线程，与 V22 上的类似系统相比，Bell 在其 JMR Valor V-280 上的机舱液压系统的工程劳动力减少了 90%。
Vickers 很少使用“数字线程”这个词，然而。相反，他更喜欢更全面的 phrase“数字双胞胎”，他说这个术语是任何数字化转型的核心。
“数字主线只是 NASA 和整个制造界其他地方目前正在进行的数字化转型的一小部分，“ 他说。 “其中大部分围绕着数字孪生的使用，或者更广泛地说，我们称之为‘基于模型的一切’的概念。”
正如他在最近向剑桥集团所做的演讲中所解释的那样，数字双胞胎通过“参与数字融合，重塑任务和任务支持流程、产品和功能”，显着增强了 NASA 的任务影响。不过，在这里，他对数字孪生和其他行业标准术语的定义并不总是与他的同事一致。
“似乎每个人都试图用非常规范的术语来定义数字孪生，但我拒绝这样做，”维克斯说。 “例如，我建议它不需要实物资产，这是我在 AIAA [美国航空航天研究所] 的一些朋友——他们最近发表了一篇关于数字孪生的论文——不同意的观点。它也不是其他技术的同义词，例如 MBSE [基于模型的系统工程]，或者正如我已经提到的，数字主线，尽管它包含每种技术的元素。”
按设计，按构建, as operated
他解释说，数字孪生是一种跨学科的方法，它允许制造商分析、综合和协调学科之间的联系，形成一个协调一致的整体。
它是“协作、预测、描述、调查、认知和纠正。”
虽然 Vickers 的数字孪生版本确实是基于模型的，但正是第一部分——协作——阻止了用户“抛出错误”它翻过墙”和 tra 一样传统的多学科模型，它们倾向于将信息保存在自己的孤立环境中。
这意味着今天在设计和制造阶段使用的数字双胞胎有一天将推动整个企业发展。这包括营销、管理、生产和财务团队，最终包括产品的最终用户，就 NASA 而言，他们可能会将这些产品带到月球或更远的地方。
双胞胎的诞生
Vickers 指出，他和 NASA 顾问 Michael Grieves（现为佛罗里达理工学院高级制造首席科学家）在 2010 年创造了“数字孪生”一词。虽然还不到十几岁，但那个时代的数字双胞胎在过去十年中发生了巨大变化。
例如，当今有更先进的模拟和分析系统，以及机器学习和人工智能。
现在，所有这些都在任何数字化领域发挥着重要作用转型计划。
增强现实、混合现实和虚拟现实工具也是如此。这些帮助人们可视化和测试虚拟产品，然后在部署后教他们如何操作他们的物理版本。
当然，还有增材制造，这对 NASA 和许多其他人来说是一个关键更快、更具成本效益的产品设计的推动者。
Don Kinard 是 Lockheed Martin 位于德克萨斯州沃思堡的航空生产业务的高级研究员。他在基于模型的工程方面也有数十年的经验，这种趋势在 F-35 联合攻击战斗机计划的早期就开始了。
“F-35 标志着我们数字化的开始转变，”他说。
“与其前身 F-22 不同，F-22 仍然是纸质的，它是第一个完全数字化的工程飞机项目。我们对所有事物都有可靠的模型。”
打破范式
那是在 2004 年。从那时起，数字化为洛克希德马丁公司带来了无数好处。
除了显而易见的是，例如更高效的设计和工程流程，它还显着改进了制造车间。
这包括自动化钻孔和紧固件安装、改进的加工工艺、防护涂层的机器人喷涂、计算机-管材的受控激光切割，以及最近的非接触式计量——全部由数字数据驱动。
Kinard 指出，非接触式计量在许多方面都具有重要意义。通过将 3D 实体模型与飞机结构和子组件的结构光扫描进行比较，制造商发现可以更快、更轻松地回答有关设计与竣工的任何问题。
“作为技术团队，我们的工作是确定生产车间的需求以及存在自动化机会的地方，然后找出如何以经济高效的方式实施它们并获得可观的投资回报，”他说。 “在许多情况下，解决方案是数字化的。”
这一切都不是新的，他补充道。发生变化的是当今制造商可用的大量工具，无论是刚刚提到的结构化和激光扫描仪，还是用于分析飞机设计的高级分析软件工具和系统。
“几年在 F-35 计划中，我可以非常清楚地看到基于模型的工程有多大的不同，从飞机的初始设计一直到我们如何在现场支持它。”
进入矩阵它也影响着飞机零部件和材料的采购方式。
Kinard 指出了 Will Roper 的作品，他是空军用于采办、技术和后勤。罗珀在他的“弯曲勺子”论文中写道，“虽然我们的冷战进程确实产生了世界领先的军事系统，但它正在不断升级时间表，成本是不可持续的副产品。与商业行业形成鲜明对比的是，我们的军队处于兔子洞的‘奇妙’一端。”
根据 Roper 的说法，摆脱这个兔子洞的方法是通过数字工程，这是一套技术，它具有导致美国空军将飞机、卫星和武器系统指定为完全基于数字基础设计和制造的“e 系列”。
下一代工具技术和高技能劳动力共同发挥作用在堡垒的洛克希德马丁工厂生产 F-35 Lightning II得克萨斯州沃思。这个快速发展的俱乐部的第一个成员？ eT-7A 红鹰喷气式教练机的设计和制造仅用了 36 个月，并以塔斯基吉飞行员的名字命名。
“在开发阶段早期开发虚拟原型的能力降低了生产风险，因为它让我们在实际开始切割金属和铺设复合材料之前知道设计是否满足客户要求，更不用说花费数年时间进行飞行和结构测试了，”Kinard 说。 “所以这确实是今天的重点，其中大部分围绕仿真建模。随着这些技术变得越来越复杂，我们的 3D 模型的保真度也越来越高，我们的世界将在未来十年左右发生翻天覆地的变化。”
Paul Oldroyd，担任技术研究员和首席技术资源贝尔（德事隆的一个部门）的制造和工艺开发，同意这一点——但有一个警告：即使考虑尽管取得了显着的成功并接受了数字化转型，但该行业仍有一段路要走。
“‘转型’一词暗示了一个动态的环境，这意味着我们必须继续前进，”他说. “尽管如此，我们都在全数字架构方面取得了进展。”
你还没有看到任何东西
自 V-22 以来，贝尔肯定已经取得了长足的进步，他解释说，这是第一架 FBW（电传飞行）飞机。
此外，525 Relentless 将是一架完全 FBW 的商用旋翼机。包括 FLRAA（未来远程攻击机）和 FARA（未来攻击侦察机）在内的联合多用途 (JMR) 飞机正在使用数字孪生进行开发，并已从数字主线的整合中获得显着收益。
“作为收益的一个离散示例，JMR Valor V-280 机舱液压系统实现了 90% 的工程劳动力减少在 V-22 上使用类似的系统，同时为制造团队提供了数字产品，这同样减少了工厂的开发时间和劳动力。”
这并不意味着他们已经完成了.他指出，基于模型的工程正在不断改进，数字主线需要在整个生命周期中保持连续和稳健。
“它不仅可以管理和交流车辆性能，还可以转化回制造、维护和维持指标贯穿整个供应链。数字企业代表了飞行器通过基于物理的分析、设计、虚拟验证、制造、准备、健康监测、维持和机队意识的持续反馈。”
Oldroyd 解释说，“下一代航空”将享受产品和过程的持续同步成熟。
“我们将利用一个开放式架构的数字双胞胎，交换生成实时数据，”他说。 “此功能将为所有利益相关者（项目经理、内部团队成员、我们的合作伙伴和客户）提供对相同信息的近乎实时的访问，包括工程分析、性能特征和其他相关指标。”
高度交互的企业级数字双胞胎的一个优势是制造空间可以与设计和分析空间同时发展——本质上，实现数字主线。
为实现这一目标，Bell已经创建了一个专门的制造技术中心，Oldroyd 说这是“一个建立在以物联网为中心的数字哲学基础上的制造创新环境。”
为此，该公司正在探索从 CNC 设备和工作单元捕获基于传感器的制造数据的方法，以便为数字双胞胎提供信息和完善。
这将提供有关制造公关处理自身，帮助公司优化生产力，避免潜在的质量问题，并为互联企业（包括运营团队）创建每个飞机部件的制造历史。
“我们会做到这一点。”奥德罗伊德说。 “数字双胞胎必须是一个活的有机体——一个能够适应不断变化的环境的有机体。这样，制造过程将日新月异地变得越来越稳健。
“最终，工作单元可以成为无所不知的元素：它们将进行自我评估。当他们不健康时，他们会通知我们。他们最终甚至会采取行动在环境层面变得健康。我们的发展还没有结束，但这就是‘数字宇宙’的发展方向。”
