工业自动化的数字双胞胎

数字孪生及其在工业自动化中的前景

工业自动化正在经历一场数字革命,“工业4.0”和数字孪生技术引入了新的创新方式来执行制造过程。

用物联网,人工智能(AI),机器学习和最前沿的深度学习,制造商将花费靠近700亿美元在2020年之前,这些新技术符合新的需求。

在数字双胞胎新物联网和AI技术的投资

在这些技术中,Digital Twin正在改变工业制造商的产品设计、运营和售后服务方式。

“数字孪生解决方案为工业企业加快大数据和人工智能驱动的创新转型努力提供了新的机遇,”福尔斯特报告。

供应商营销和教育的组合 - 在数字双胞胎用例中实现的真实效益 - 在工业制造商中推动数字双胞胎采用,因为它们成为公司的IOT和数字战略投资的组成部分。

什么是'数字双胞胎'?

“数字双胞胎——人、流程和事物的数字表示——将变得更加互联,为公司流程和资产提供丰富和实时的视图。企业架构和技术创新领导者必须为具有集成挑战的多样化环境进行规划。”

Gartner《2019年十大战略技术趋势:数字双胞胎,2019》

“数字孪生”是真实物体的数字模型,通常是一台物理机器。Gartner将数字双单形定义为“一种代表物理对象的软件设计模式,其目的是了解资产的状态,响应变更,提高业务运营和添加价值。”

对于工业制造商来说,数字孪生工具允许他们创建真实机器的数字模型,然后将数字和物理数据结合起来,以便更好地理解这些物理机器的性能和潜在价值。

这适用于机器功能的所有方面——生产、维护、用户体验等等。

每个数字双床用作真实机器的代理,允许制造商在将它们应用于物理机器之前测试概念和假设。

此数字技术称为“封装 - 允许制造商在应用于实际硬件的更改之前,可以调整数字”机器“,这是昂贵的并且可能影响其他连接的系统。

因此,数字双胞胎有各种各样的好处和应用。制造商可以以零风险模拟计划、过程和系统,帮助他们在投资真正的资源进行开发之前可视化任何新策略及其结果。

从概念上讲,数字双胞胎很简单。“每件事”都有一个“数字双胞胎”,这个“数字双胞胎”和“事情”一起更新。

这允许在实验期间获得最佳结果。但尽管其简单性,数字双胞胎具有广泛的应用,并且适用于任何机器模型。

如何将数字孪生应用于工业自动化?

事实证明,Digital Twins在工业制造中与物联网系统集成时特别有用。

“我们在各种组织中看到数字双胞胎采用,”福特·劳埃苏斯(Benoit Lheurex)说,研究副总裁Gartner。“然而,IOP连接产品的制造商是最渐进的,因为有机会区分其产品并建立新的服务和收入流是一个明确的商业司机。”

随着物联网在工业制造环境中变得越来越普遍,这一点尤为关键。物联网传感器已经在现实世界的机器上收集数据,以便在云环境中进行分析——为每台机器构建一个一致的数字孪生,是对这种已经连接的模型的一种具有成本效益的补充,而且只能帮助制造商改进供应链中的机器和流程。

“数字孪生”并不是一个新想法:机器的设计师和制造商很早就认识到在电脑屏幕上模拟这些机器的价值。但人们对将机器与物联网(IoT)连接、提供服务而不仅仅是销售产品的热情日益高涨,这意味着这对数字孪生兄弟正在吸引更广泛的受众。”

福尔斯特,“数字双胞胎结合企业数据和物联网来推动新的商业价值,”2019

通过这种方式,Digital Twins大大降低了维护和增强实体内容所需的成本和工作量。

AI,机器学习和深度学习允许在这些过程中增加自动化。制造商可以在数字环境中引入新的概念,然后依靠数字工具来优化它们并在其物理对应物中执行它们。

数字孪生和工业自动化用例

工业自动化简化了多种制造环境中的流程和用例,其与数字双胞胎的集成也不例外。人类可以操纵数字环境,建议或进行更改,并引入额外的资源以优化数字双胞胎(和随后的机器)性能。

工业自动化允许这些过程在数字环境中自动展开,然后将新的启示应用到物理环境中。这减轻了人类的这些责任,但保护设备,直到自动化解决方案在数字环境中得到确认。

作为Gartner“当将孪生数据与业务规则、优化算法或其他说明性分析技术相结合时,数字孪生数据可以支持人类决策,甚至自动化决策。”

这在物联网环境中尤其有用,因为来自机器的数据可以直接输入集成的数字孪生(Digital Twin)和商业智能(BI)解决方案。物联网传感器允许BI解决方案精确定位问题区域和优化机会,然后开发出制造商可以采取行动的全面解决方案。

一个场景,实现了工业机器人的数字孪生。Digital Twin允许制造商为多个场景离线编程机器人,在这些场景中,系统的虚拟调试可以进行测试。

这极大地加快了测试过程,并减少了物理机器本身的停机时间,“从而在更低的故障风险下获得更高的可用性和更高的可靠性。”在这个场景中引入自动化可以快速地加快虚拟调试过程,以更快的速度和更大的效率交付结果。

由于机器通过物联网向Digital Twin提供实时反馈,制造商可以使用Digital Twin自动预测机器性能和维护方面。

另一种情况此外,机车的数字双胞胎可以分析实时和历史数据,并为预测性维护和远程监控提供关于板载系统状态的建议,具有最小的人类监督。

工业自动化、物联网和数字孪生技术的共同发展

“数字双胞胎的兴起随着物联网的崛起而恰逢。在购买机器和其他资产时,对数字双胞胎的支持和持续发展的双胞胎能力应该是选择因素。“

w·罗伊·舒尔特,杰出副总裁分析师Gartner

物联网使工业制造商能够更多地了解他们的设备,更好地了解实时流程。然而,物联网为制造环境增加了一层新的复杂性,在制造环境中,物联网传感器的最佳应用和投资策略并不总是很明确。

工业BI领导者可以使用数字双胞胎来优化物联网应用程序,并最大限度地利用数据。与不协调的系统不同,Digital Twins帮助制造商改善他们的物联网战略,明确什么是影响最大的物联网应用程序,以在Digital Twin环境中呈现理想的结果,反映他们的物理对等物。

Digital Twin还简化了现实世界物联网数据的交付,其中Digital Twin系统被设计为与物理机器的数据一致。这是在其他分析环境中识别物联网数据的理想替代方案,在其他分析环境中必须处理数据以适应系统。

制造商和其他公司正在实现与IOT和数字双胞胎技术结婚的价值。已有13%的实施物联网项目组织使用至少一个数字双胞胎;62%的建立或计划与IOT流程建立数字双胞胎,Gartner报告。

用制造智能优化数字双胞胎

“迅速扩大由机器学习和人工智能供电的事物和分析程序 - 以及改善模型和模拟 - 意味着数字双胞胎即将填补许多角色。他们会更好地让生活变得更好。“

《福布斯》《奥兰多与数字双胞胎的合作可能会改变我们设计一切的方式》(How Orlando’s Work with Digital Twins May Change How We Engineer Everything)

工业制造商已经为机器学习、人工智能和深度学习系统等自动化和BI工具确定了几十个成功的用例。

Digital Twins非常适合这些环境,因为它们可以在现有的机器应用程序中无缝连接。在这些技术的应用中,它们只是作为物理机器的替代品来优化结果。

学者们将这一应用定义为“智能数字孪生”。它“包含了数字双胞胎的所有特征以及实现自主系统的人工智能”:

因此,Intelligent Digital Twin可以对Digital Twin的现有模型和数据实施机器学习算法,以优化操作,并持续测试假设场景,为预测性维护和通过塞井和生产场景实现更灵活、更高效的整体生产铺平道路。

自动化技术,“信息物理生产系统中的智能数字孪生体系结构”,2019

自动化引入允许制造商从不再需要的过程中越来越多地移除人类,而是将人力资源应用于特派团关键领域,以更大的过程。

通过这种方式,Digital Twins可以实现其真正的潜力——以极高的精度模拟巨大的工业环境,而无需增加人类工人的工作量。

结论:数字双胞胎与我们自动化工业未来

Gartner预计到2022年,超过三分之二已经实施物联网的公司将至少部署一个“数字孪生”。

如今,数字双重解决方案通常是在公司投资的物理设备制造商中交付的。但是,虽然这个模型今天是有道理的,但公司越来越多地希望将数字双胞胎互相整合,以适应日益融合的制造环境中的每个“东西”。

它通过边缘分析解决方案 - 具体而言,IoT-edge计算框架-工业制造商将实现他们理想的数字孪生集成。

物联网边缘框架架构
物联网边缘框架(如Eurotech Everyware Software Framework)的采用简化了实体资产数字孪生的抽象

荷兰提供了一个用户友好和简化的应用程序开发环境。它使资产数字化能够为高级分析和数据管理管理其数字双胞胎。今天联系我们了解更多关于Digital Twins和工业自动化如何为您的公司改变制造。

留下一个回复

您的电子邮件地址不会被公开。必需的地方已做标记*