
当乘客享用饮料和在波音 787 梦幻客机上,他们的零食来自飞机内饰制造商 Jamco Corporation 制造的厨房。
随着 Jamco 成功为波音、空中客车和其他公司制造厨房、厕所和座椅,集成了320 万个 CAD 数据集的管理需求。尽管拥有所有这些数据,该公司发现自己无法回答一些基本问题。为什么产品设计成这样?尽管它过去曾更改其他零件的 CAD 以消除相同的设计缺陷,但为什么它经常将设计缺陷放入零件中瓦?为什么它删除了一个必要的元素来降低成本,但后来又不得不加回去?它的解决方案是基于低代码产品创新平台 Aras Innovator 创建数字主线。该平台让 Jamco 在日本、法国和美国的设计师和工程师可以搜索设计历史并使用相关信息来了解产品设计成现在这样的原因,并停止重复过去的错误。
“通过将搜索结果与我们的信息(包括可交付成果和各种法规)联系起来,我们的设计师可以随时搜索每个过程直至完成,并且将获得有关 Aras Innovator 的适当信息,而无需依赖工程师之间的技术继承,”Hiroshi Sakurai 在一个案例中说道学习。 Sakurai 是 Jamco 飞机内饰和部件组工程技术部副总经理。
Aras 的平台和应用程序在众多工具制造商中占有一席之地n 用于创建数字主线,理想情况下,数字主线由与产品整个生命周期相关的数据组成。数字线程是从 CAD 数据开始的日志或记录,可以包括来自机器 PLC 的信息、对其进行的维护、传感器、能源使用等。

该公司和其他公司还拥有创建数字孪生的工具,数字孪生是与实物资产相连的虚拟模型,用于了解如何进行更改并衡量这些更改的影响,而不必影响现实世界。这些资产可以包括人员、流程、工作流和单台机器——或整个工厂等系统。除其他用途外,数字孪生还可以帮助进行安全规划和在现场对零件进行防错...和其他供应商的服务通常以软件即服务模式提供付费订阅。这些工具的其他变化包括现成与定制、易用性、灵活性、对定制应用程序的支持、包含低代码应用程序、表示数字孪生元素的模型、捆绑或点菜应用程序,等等。
然而,不同供应商在很大程度上达成一致的是,从创建数字双胞胎、数字主线或两者中获得的回报。
数字双胞胎丰富了意见箱
Jamco 的经验证明了使用数字主线在设计阶段提供历史和上下文的实用性,同时消除重复错误,所有这些都是为了提高效率和改进质量。
PTC 数字化转型解决方案执行副总裁 Craig Melrose 表示,另一个用途是维护。
“我可以通过增强现实 (AR) 为他们提供维护理解和经验,告诉他们先拆开这个,然后检查这个项目,第三个检查这个项目,”他说。 “如果我需要更换物品,这里有关于如何更换或重新安装的详细信息。如何确认它是否正确完成。如何重新组装设备并验证其是否已正确完成并准备好再次开启。甚至像关闭电源和锁定设备等安全项目,这些类型的东西,都可以通过 AR 提供。”
数字孪生提供了它自己的优势。
“收益远远大于投资,”Flex Ltd. 的数字双胞胎工程总监 Zohair Mehkri 说,Flex Ltd. 是一家价值 240 亿美元的全球合同制造商雷尔。 “例如,您可以在任何事情发生之前就对您的流程和建筑物进行全面优化。您可以四处移动、更改产品、安装新机器、添加或减少人员数量或材料,您甚至可以在踏入工厂车间之前在软件中尝试所有这些操作。
“我们花费大量的时间和精力回过头来对影响我们财务的物理制造过程进行反复试验。因此,在数字孪生中实现这一点的能力是巨大的。”
一旦创建了数字孪生,制造商就可以开始监控、优化和分析。每个步骤都有其自身的优势。
“使用数字孪生对流程进行分析非常强大,因为它不仅会描述您的流程,还会告诉您需要改进的地方”,梅克里说。 “它不一定是瓶颈。甚至可能是,‘你有一些空水疗中心ce here,你可能会利用它。'或者你可以从你的流程中取出一个非增值任务。“
要记住的关键是数字孪生与物理连接模型与硬件和软件,他说。由于闭环,这可以带来更高的收益。
“如果物理系统发生某些事情,数字模型应该知道物理系统发生了变化,数字模型应该自我调整以适应反映物理系统,然后根据变化优化自身,然后将优化传递给物理系统,”Mehkri 说。
如果存在瓶颈,数字孪生可以提供解决方案来纠正它,Ali 说奥克兰大学工业与系统工程助理教授 Ahmad Malik。
“例如,在装配车间中,您的目标是一天生产 1,000 个单位,但数字孪生会在某个时间对其进行评估并告诉您你如果继续以同样的速度工作哟你将无法实现目标,”他说。 “但它不仅告诉我一天结束时可能发生的潜在问题,而且还给我一些解决方案,因为它有机会模拟它,而且它很智能。它有以前事件的信息。建议可能包括添加机器人或提高机器人的速度。只有当我拥有数据连接并且我的数字双胞胎从过去的事件和过去的学习中不断变得聪明时,我才能实现这一点。因此,应该在其中启用机器学习的一个维度。”
Malik 在创建数字双胞胎方面的经验是使用机器人或协作机器人,他说双胞胎还可以帮助平衡装配过程。在装配单元中,任务被分配给人类和机器人,他们在给定的时间内一起工作以构建装配,因此没有操作员闲着。在数字孪生之前,这个过程总是手动完成。

“通过持续评估机器人速度的数字孪生,它可以保持平衡流程并将任务分配给正确的来源,”他说。“因此,所有这些流程平衡的手动活动都交给了数字双胞胎。如果你有高混合、小批量生产,这个数字双胞胎可以极大地帮助你。”
这还将帮助工厂更快地对市场波动做出反应,因为可以快速虚拟地添加、删除或修改生产线或单元以对市场变化做出反应,通过模拟进行测试并根据结果接受或拒绝. 在监管行业尝试,甚至有人谈论在对生产线进行物理认证之前对其进行数字预认证。
Melrose 说,通过仿真测试的快速和虚拟变化可以使工厂的生产保持高效。
例如,Melrose 说,以一个拥有 10 台机器的虚构工厂为例。工人很难在机器中更换零件,因为它们太重了,所以工厂老板想增加一个升降辅助装置。
“我可以测试所有这些,而不是中断生产在计算机中离线以确保它能正常工作,”他说。 “我将在周末安装和测试它,并在周一打开它,这样我们就可以使用新添加的项目再次开始生产。”
最重要的是,数字孪生提供的是上下文和Aras 的首席技术官 Rob McAveney 说:“从智能机器流出传感器数据的框架。”
t 引擎就一个引擎的运行方式与另一个引擎的运行方式提供反馈,”他说。 “这种反馈很有价值,但如果我知道它们安装在哪架飞机上,那架飞机在哪里飞行,那架飞机的维护历史是什么,那就更有价值了。就分析从这些传感器返回的数据而言,所有这些都很重要。因此,数字双胞胎对我来说是它提供最大价值的地方。”
线程,双胞胎应用程序可能更像 CAD
McAveney 认为最大的挑战在于断开连接的数据来自不同系统的数据。
“您拥有不同格式的数据,这些数据由不同部门的不同人员使用,这些人员从不相互交谈,”他说。 “如果他们需要提供他们的数据,他们必须手动处理数据以使其适用于其他人的需求。”
拥有不同的系统本身并不是糟糕的是,事实上它们是完全不同的系统,没有任何联系。
“而且我的意思不是从技术角度[不说话],我的意思是从技术角度[不说话]语义视角,”McAveney 说。 “这意味着我在 PLM 中有一个物料清单,在 ERP 中有一个物料清单,但没有映射,没有人坐在中间说‘哦,那个系统中的那个字段与那个系统中的那个字段相同系统。”我们需要确保它们是同步的。现在它们之间甚至没有概念上的联系,更不用说物理连接了。”
Malik 将 McAveney 描述的断开连接数据的情况与来自各种 CAD 软件供应商的数据的情况进行了比较。
“例如,AutoCAD 数据 [曾经] 无法导出或导入到 SolidWorks,但现在将数据从一个 CAD 导出和导入到另一个 CAD 是非常正常的事情,并且有标准格式,”Malik s援助。 “同样的事情需要在这个维度上完成,不仅是 CAD 数据,还有动态数据和我们从物理系统获得的信息。现在我们仅限于一个公司的平台。”
供应商和用户一致认为,使用数字孪生的第一步也是最重要的一步是确定您的目标以及您想要物理系统的哪些部分
Mehkri 说,工厂老板可能只是想想象他们的工厂,并回答以下问题:我的材料在哪里?人们在哪里度过他们的时间?什么是高流量区域?线路方面的问题在哪里?
“当你开始想象这些类型的挑战时,你可以进入第二个因素,即我如何解决这些问题,我如何优化这些问题问题,或者我该如何摆脱这些问题?”他说。

免提增强现实指导为复杂任务提供视觉工作指导。(由 PTC 提供)
Melrose 同意选择正确的物镜是关键。
“公司理所当然地规避风险,但在规避风险的过程中可能会选择错误的低价值用例,并且可能因为他们不确定价值,选择错误的技术基于PTC 的 Melrose 说,“他们可能会陷入试验炼狱。”
虽然一些供应商不鼓励定制,但至少有一家公司不仅允许定制,而且鼓励定制。
“作为客户,您可以自由地使用附加功能来扩充这些应用程序,而 Aras 所做的是为 Aras 订阅者提供按原样使用应用程序、按他们认为合适的方式扩充应用程序、构建他们认为合适的新应用程序的能力” McAveney 说。“那么我们的工作就是确保客户所做的所有这些更改都能够随着技术向前发展。
“随着 Aras 继续发布新功能和平台的新版本,这些平台可与更新的计算堆栈一起使用,我们保证作为订阅的一部分
根据 Mehkri 创建数字双胞胎的经验,当他的双胞胎与现实世界不匹配时,他依赖精益制造原则。他说,列出造成差异的所有可能性是不可能的。
我可能建模不正确,可能存在用户错误,可能存在不同的数据源,或者数据源本身可能有问题,”Mehkri 说。 “我们通常确定这一点的方法是使用精益制造技术 Gemba 的力量,它会到达完成工作的地方。通过去物理楼层,我们是能够查看并沉浸在流程中,并对导致差异的原因执行 RCA(根本原因分析),然后继续找出问题所在。”
一个区域 Mehkri 和其他区域该行业苦苦挣扎的是没有足够的现成内容来对数字孪生中的材料、机器和其他元素进行建模。他说,当软件中没有模型时,用户必须自己创建,这很耗时。
Malik 说,用户可能需要多个产品来构建他的数字双胞胎。 “也许有一种工具能让我设计物理系统中的元素,”他说。另一个工具可以让我定义物理系统的动力学或运动学,然后另一个软件可以让我将物理系统的数据集成到数字系统中。因此,四五个不同软件的组合可能会帮助我完成一个数字双胞胎。”
d 中的一些知名人士Malik 说,数字工具供应商拥有一套全面的工具来构建数字双胞胎,但中小型公司通常负担不起或没有人具备使用这些工具的技能。即使在较大的供应商中,各种应用程序也可能无法顺利轻松地传输数据。
“但是如果你能找到一些在一个环境中具有更多功能的软件,例如 Visual Components 提供连续模拟、数据连接、单个环境中的离散事件模拟或随机分析,”他说。 “在我看来,这是一个非常好的功能,因为那样你就不需要三四个软件了。”