加快采用数字双胞胎技术

罗克韦尔自动化解决方案架构师经理Richard Sturt表示，数字孪生技术目前正广泛应用于各种应用中——从最初的概念设计验证到控制测试。他将大多数用例背后的关键原因归结为降低风险;在开始设计之前进行测试和改进;模拟复杂的生产运行以了解性能;针对数字双胞胎测试控制系统，减少现场调试时间;当在真实系统上训练是不实际的时候，在数字双胞胎上训练。

Sturt说:“在项目的早期阶段构建数字双胞胎，可以让你更准确地可视化系统的外观，并将其传达给不同的利益相关者。”“这不仅仅是一部3D动画。例如，罗克韦尔自动化公司的Emulate3D系统使用精确的物理原理来进行详细的模拟。举个例子，你能多快地把产品放到移动的传送带上，以免它倒下。它可以回答诸如复杂系统如何相互作用之类的问题。包装机中的堵塞在系统中传播的速度有多快?如果系统是一个新的配置或非常复杂的系统，我们可以从模拟系统中获得很多东西。”

下一阶段将是对照测试。“您可以在构建物理系统的同时开发代码来控制模拟，”Sturt继续说道。“在你进入网站之前，你能做的软件测试越多越好。现场调试通常是项目的关键环节，所以如果可以缩短调试时间，项目就可以更快启动。一些客户现在坚持使用数字双胞胎进行预测试，因为之前的糟糕经验是，现场调试时间过长，导致工厂启动延迟。有些系统可以在进入现场之前进行全面测试，但如果是一个拥有自动化存储、机器人、agv、包装线等的全新工厂呢?在所有设备都到位之前，不可能进行完整的系统测试——除非你用数字双胞胎进行测试。”

Sturt表示，除了控制测试之外，还可以进一步测试制造执行系统(MES)与控制系统和数字双胞胎之间的交互，甚至可以测试企业资源规划(ERP)系统。一些数字双胞胎，如Emulate3D，允许用户以比实时更快的速度运行模拟，可以在几分钟内模拟几周甚至几个月的生产。

“一旦你有了运行的工厂，数字双胞胎仍然是一个有价值的工具，”Sturt继续说。“如果需要对系统进行修改——例如，为了应对新产品或不同的包装——那么在工厂继续正常运行的同时，可以在数字双胞胎上测试不同的配置或扩容，从而不需要停机来试验各种不同的配置。最新的软件工具通常带有预先构建的常见项目目录，以帮助加快开发速度。如果您已经拥有3D CAD模型，则可以导入它们并通过逼真的运动进行增强。如果你只是偶尔使用这个模型，你可以聘请专业的模拟公司为你开发这个模型。如果一个项目存在一定程度的风险，无论是起步较晚，还是没有达到绩效标准，都值得考虑数字双胞胎如何提供帮助。”

数字孪生实施的好处

AVEVA全球副总裁兼数字项目采购、建设和执行解决方案负责人Lee Tedstone在谈到数字双胞胎技术在设计阶段和工厂生命周期的实施所带来的好处时表示，数字双胞胎提供了一个连接决策的平台。他说:“对于每一项有形资产，你都应该有一项整合了所有数据的数字资产，这样你就可以一次实时地看到所有数据。”“这将使你能够以一种比文本更有效的方式直观地消费信息。在设计阶段这样做的好处是，您可以将概念向前推进，并深入了解假设的场景。数字双胞胎在工程和建设阶段之间创造了同步性，并允许在更大的事件发生之前进行规划和预防。数字线程贯穿每个项目从概念到交付，设计和建造阶段非常重要。”

这很重要，因为全球建筑相当于全球二氧化碳排放量的40%，能够将这一比例降至最低对未来至关重要。因此，数字双胞胎技术有可能从概念开始就为资产的可持续性得分。这提供了知识，以确定所提供的材料是否最可持续，或者物流是否尽可能有效。所有这些都将推动供应链的增强，使用户能够以最可持续的方式进行采购和建设。

特德斯通说，过去组织面临的主要挑战是缺乏数据。如今，可用的数据几乎太多了，而现在的关键挑战是如何将这些数据置于上下文环境中。为了做到这一点，正确的系统需要到位。

“对于我们大多数客户来说，最大的挑战是知道如何以一种有意义的方式消费数据，并能够在此基础上做出商业决策，”Tedstone说。“数字双胞胎可以支持这种执行。另一个挑战是拥有一支具有数字能力的劳动力，因此投资培训自己的员工以支持技术是至关重要的。企业本应开始数字化转型之旅，其中很大一部分是得到高管的支持。”

变得更好

施耐德电气英国和爱尔兰工业自动化副总裁Mark Yeeles表示，数字双胞胎技术的引入已经使行业变得更好。他说:“它在资产设计、施工、运营和维护方面的革命性潜力已经得到广泛认可，但我们才刚刚开始。”

Yeeles表示，多个因素的融合使得数字双胞胎概念成为加速数字转型的业务推动者，反过来，它将老式的静态表示彻底改造为动态的、实时的模拟，并通过智能、实时数据增强。

“数字孪生技术在整个资产生命周期中具有强大的应用，”他说。“从设计阶段开始，首胎数字双胞胎的概念允许工程师在资产构建之前测试它的双胞胎。这允许对工艺、设备和操作进行分析和优化，以确保安全性、可靠性和盈利能力。

“一旦第一个数字双胞胎得到优化，组织就可以诞生物理资产双胞胎。一旦实体资产启动并运行，随着数据的收集、背景化和分析，可以更深入地洞察关键性能驱动因素，从而提高资产性能，数字孪生体之间的连接将继续进行。”

与任何数据驱动的技术一样，数据的质量和数量将是整个生命周期内资产优化背后的驱动力。数字双胞胎技术也不例外。希望实现数字双胞胎技术的组织将需要确保与数字双胞胎交互的传感器网络可获得最高质量的数据。

为了解决这个问题，Yeeles建议公司创建一个数字舰队——一个网站内的一系列资产，所有资产都运行数字双胞胎概念——以扩大其影响。他说:“使用数字车队概念，可以对类似资产进行深度双胞胎对双胞胎比较，而不考虑位置、制造商或其他变量。”“数据量的增加提高了模型分析的准确性，允许双胞胎在舰队范围内的经验基础上进化，随着更多设备的连接，使每个模型更加智能。这些比较有助于识别性能最高或最低的资产之间的共性，从而获得可能改变业务的关键性能见解，以及改善运营和维护的机会。”

-这最初出现在欧洲控制工程网站．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com。

原始内容可以在www.controlengeurope.com．

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