基于數字孿生的智能出產管控(書稿節選)

文章來歷:火鳳凰軟件
2021-03-21

正在寫一本書《數字孿生》,這一陣兒每天在緩慢的敲字,剛寫完底稿。節選此中某章某節一局部,收回來請大師參考。
        估量9月份才能出書。今朝還在點竄完美中。

一、面向龐雜出產進程的智能出產管控須要特色闡發
        以后制作企業面向的出產環境已產生了大幅度變更,已從傳統的小種類向多種類改變,從傳統的多量量向中小批量、批量為1的單件定制改變,制作企業的定單顯現出較著的碎片化特色。制作企業必須面臨龐雜多變的出產環境完成疾速呼應柔性出產,其焦點在于完成資本的優化設置裝備擺設和資本的優化運轉。按照智能制作焦點理念CPS的思緒,對出產關頭而言,其在智能感知、推理闡發和閉關鍵制等方面的須要特色以下:
       (1)面向出產運轉保障的延續狀況感知
         出產進程處于延續靜態的不肯定環境,智能出產體系的焦點目標是化解這類不肯定對出產不變的打擊,是以不只須要對出產進程停止感知,包含使命履行與資本運轉的狀況,并據此判定是不是存在出產非常等,同時也須要從時候軸線上,對出產體系的運轉停止前瞻展望,為出產運轉供給延續的穩態保障。
      (2)面向出產非常的闡發推理決議打算
        出產現場的異變是常態,智能出產體系具備對感知到非常狀況停止及時有用的闡發推理決議打算處置的才能。此中首要觸及到兩個方面:一是對辦理角度的使命資本優化設置裝備擺設做出決議打算,比方完成對插單、資本毛病、物料缺位等停止呼應調劑;二是對工藝角度的產物制作工程停止自順應加工決議打算,比方按照資本以后狀況對產物加工工藝參數停止優化調劑等。              (3)基于出產軟硬件體系集成的閉環履行
          出產體系的運轉觸及到辦理性MES/WMS/MDC/DNC等體系,也包含工藝裝備/裝配,智能出產體系具備軟硬件體系無機集成的特色,其焦點表現為數據的主動流程,不只包含自下而上的數據收羅與狀況主動反應,也包含自上而下的出產節制指令甚至中轉工藝裝備/裝配的主動下達。

二、智能出產管控與數字孿生的融會

        智能出產管控與數字孿生在手藝內涵上具備內涵的分歧性。就手藝而言,數字孿生具備“物理實體狀況實行收羅-數字虛體闡發推理決議打算-物理實體精準切確履行”的鏈路,此中及時性與閉環性是此中最為焦點的兩個特色,與智能出產管控具備間接而緊密親密的分歧性接洽干系干系。
      (1)由虛向實的孿生及時映照與智能出產延續狀況感知的融會
        數字孿生觸及到物理天下和數字天下之間的孿生映照,或說物理實體與數字虛體的孿生調和,須要指出的是,這類孿生映照與調和具備雙向的寄義。在數字孿生語境下,出產環境的物理實體是全部出產體系,包含目視可見出產線及其工藝裝備裝配和其運轉構造形式,并且這類形式是隨時候慢慢變更的。
        數字孿生的第一個準繩是真假映照,其焦點是對物理實體停止數字化表征,包含出產體系的運轉狀況和資本優化設置裝備擺設、工藝履行進程的內涵機理等,并且因為出產體系運轉的延續性,從而請求這類孿生映照或調和具備隨時候鞭策而慢慢變更的特色,是以,智能出產體系的運轉決議了數字孿生虛體建模的及時性是根基請求,從而請求基于數字虛體所停止的闡發推理決議打算該當具備辦事化的特色,以完成對出產狀況的前瞻展望和闡發推理決議打算。
        同時,數字孿生的及時性內涵能夠或許有用的處理傳統下面臨的“虛而不擬、仿而不真”的題目,特別是其缺少從時候軸線上斟酌物理實體演化所致使的闡發推理滯后從而不實在的缺點。智能出產體系在今朝產業物聯/互聯手藝的撐持下,已具備及時收羅出產體系狀況的手藝才能,從而鞭策了數字孿生在智能出產管控范圍中的操縱。

      (2)基于運轉機理模子的數字虛體與智能出產推理決議打算的融會
        數字孿生的焦點不在于將物理實體的狀況以數字化甚至三維的體例停止揭示,而在于對物理實體運轉的內涵機制和機理停止孿生映照與描繪。對出產體系而言,在物理實體狀況獲得的根本上,能夠操縱運轉構造機制常識和工藝進程機理成立數字孿生傍邊的數字虛體。出產體系是在其機理紀律在產生感化的鞭策下運轉的,而這類感化便是數字孿生扶植數字虛體的重點。對出產體系而言,其重點首要在兩個方面。
       一是龐雜靜態狀況驅動下的制作資本優化設置裝備擺設,撐持智能出產體系的態勢感知與推理決議打算。此中態勢感知的目標是撐持對出產穩態運轉的延續態勢判定,側重于傳統的仿真手藝范圍。此中推理決議打算的目標是連系當天靜態變更的現實履行狀況,其焦點是對出產體系停止糾偏或優化,供給延續優化的資本設置裝備擺設決議打算打算,側重傳統的出產體系優化的手藝范圍。
          二是龐雜靜態狀況驅動下的工藝履行進程監控,撐持智能出產體系的高效出產出優良產物,是間接決議制作企業保存的關頭。其一樣存在兩個條理的內涵:一是工藝履行進程的監督,基于所構建的內涵工藝機理模子,普通來講這類模子該當工件-機床-刀具等及其工藝進程常識的綜合模子,對以后的現實履行狀況的準確與否停止預判;二是工藝履行進程的節制,即基于所構建的工藝機理模子,在現實履行狀況輸入的驅動下,經由進程闡發推理決議打算對現實工藝履行參數停止批改和優化。

     (3)由實向虛的孿生閉環映照與智能出產閉環履行的融會
         由實向虛的孿生閉環映照是基于數字虛體所做出的闡發推理決議打算成果而對現實運轉狀況停止干涉干與的進程,是數字孿生得以表現和闡揚感化的首要關頭。
        對出產體系而言,其智能性表現特色之一便是基于出產軟硬件體系集成的閉環履行。傳統的出產體系建模與仿真范圍研討,首要是做到了對物理實體某時辰狀況或在現實狀況輸入環境下的運轉監督,尚不具備孿生閉環映照的特色。這類只是監督而非節制的操縱形式,在必然水平上弱化了闡發推理模子的應有代價,而這恰是數字孿生手藝和智能出產管控所該當和請求的運轉形式。
       經由進程數字虛體的闡發推理得出點竄糾偏的工藝參數或優化的運轉設置裝備擺設打算,并且以節制指令的體例主動的下發到物理實體停止履行,在今朝柔性主動節制深切成長的根本上,已具備了手藝完成的才能和前提。
         同時由實向虛的孿生閉環映照與智能出產閉環履行的融會,與智能制作所提倡的CPS理念具備間接的對接干系。并且這類運轉形式,將數字孿生或智能出產管控從監督推向了監控,相稱于經由進程數字孿生傍邊的數字虛體為物理實體付與了一個大腦,從而支持出產體系向智能化成長。今朝一樣在深切成長的產業互聯網手藝,此中“互”的寄義包含兩個方面:一是物理實體,比方說裝備不再“盲聾啞”而完成自下而上的數據狀況輸入,二是表現自上而下的主動柔性節制。

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