江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 资讯 > >

根叔|根叔新作！浅说数字孪生( 二 )


数字孪生支持从创新概念开始到得到真正的产品的过程。从产品设计、工艺设计验证、生产线设计优化，到生产运行、质量检测和产品提交。
加速试验 武田制药（Takeda）开发了一套指导制造商生产的流程。医药行业的质量把控和监管十分严格，任何创新都必须在开发实验室进行全面的合规性测试之后才可投入正式生产。一种新药的问世可能需要长达15年的时间。因此，他们一直都在寻找能加速试验进程和业务流程的方法。即使在数字时代，医药制造流程仍包含人工操作。例如，生产生物制品、疫苗和其它从活体中提取的医药产品都涉及生化反应，这些反应多变且难以测量，因此实现自动化无疑是一大挑战。迄今为止，还没有实现这些生产步骤的自动化。他们认为，真正的端到端的生产自动化就是这个行业的最高目标，其中数字孪生技术彰显了重要的作用。孪生技术可帮助团队加速试验进程，开发新的生产方法并生成数据以便做出更明智的决策和预判，从而实现复杂化学和生化过程的自动化。制药行业真正的驱动因素是围绕整个流程建立的控制架构，并且其基础是在发展过程中逐渐成熟的复杂的数字孪生体。最终目标是建立一个无需人工干预即可控制并引导自动化流程的数字孪生体。在武田制药的开发实验室里，这种生态系统已经建成并运用于生物制剂上。[4]
驱动产品创新 从新产品开发的角度，产品创新一定要收集产品的运行和服务相关的历史数据，在此基础上判断是否需要提升产品的基本功能和服务环境。在系统孪生数据及其仿真的基础上，通过分析可以发现某些需要进一步改进或提升的地方，例如是否需要收集新的数据，是否需要提升云支持环境中的某些软件（包括App）的功能等。产品创新的关注点不仅在于物理本体，而且也包括基于云的支持环境，所有这些创新内容都需要孪生数据驱动。
2.用户
数据透明 数据透明不仅提高数字化系统的效率，而且能创造更大价值。Phoenix Contact是一家德国制造商，专门提供工业自动化解决方案。它在最大程度上实现了数据的互联互通，并提升了数据的透明度。因此，它所创造的价值要远高于价值链上每个步骤创造的价值总和。Phoenix Contact借助多个RFID标签收集信息，同时建立数字孪生模型，确保数据在流程所有阶段都保持透明可见且易于获取。这种互通性确保了生产线的全天候运转，不仅提升了40%的绩效，还将生产时间缩短了30%。最终，Phoenix Contact以批量生产的成本实现了定制化产品的生产。该公司有效利用了数字化测试和数据共享。数字孪生包含所有测试参数，所有测试数据也都会被记录下来，供生产团队参考。此外，生产团队也能直接对接客户。他们可以获取客户信息，向客户实时传达订单状态和交付细节。Phoenix Contacts利用RFID信息标签，确保数据在流程所有步骤中透明、可访问。[10]
运行优化控制 产品的数字孪生体不是仅仅在设计阶段产生的，对于一个运行中的产品，其数字孪生体的作用恰恰表现在它对运行的指导作用。既如此，产品在运行过程中所收集的各种数据就成为其数字孪生体的一部分。在一个设备的运行过程中，通过对加工状态，如工艺参数、生产环境数据的监控，建立状态改变对于加工质量影响的数学分析模型，通过趋势分析预测加工质量的异常，并能够迅速采取措施，调整设备工艺参数，形成监控-分析-调整-优化的闭环，防止废品、残次品产生。如某酵母企业，对原料发酵过程的温度、湿度、酒精含量、pH值等指标进行采集，一个工段上设置1000多个数据采集点，每5ms采集一次，一个生产批次的发酵周期为15小时，数据量多达上亿条，该企业基于海量数据，通过大数据分析确定“黄金批次”的最佳工艺参数，以还原生产的最佳工艺条件，用以控制和优化工艺。[11]这些采集的数据及其分析和仿真结果都是形成设备数字孪生模型的基础。
上面的数字孪生模型均是反映实际的物理实体的运行情况。
一个设备之完美的数字孪生体应该能够生成基于实际物理过程数据的虚拟过程，能够展示其性能数据，并且能够向物理系统反馈优化控制的参数。
3.运行维护者
运行维护 荷兰皇家壳牌公司（Royal Dutch Shell)启动了一项为期两年的数字孪生计划，以帮助石油及天然气运营商更加高效地管理海上资产，加强工人安全保障，及探索可预见的维护时机。数字孪生有助于优化供应链、分销和运营。全球快消产品制造商联合利华（Unilever)启动了一个数字孪生项目，旨在为旗下数十家工厂创建虚拟模型。在这些工厂内，物联网传感器被嵌入到机器内部，向AI和机器学习应用程序反馈机器性能数据，并进行分析。分析后的操作信息再输入到数字孪生体中，从而帮助工人预测机器维护的时机、优化产出并提高产品合格率。[4]
4.管理人员
数字孪生技术亦可用于管理，下面举两例说明。
驱动商业模式创新 普利司通的团队正在开发更复杂的数字孪生，以期最终在整个价值链上提供洞察，其目标是提升利润率、维持竞争优势、减少上市时间，并提供先进的轮胎即服务（As-a-service）产品。欧洲车队正逐渐转向一种按公里数计费（PPK）的订购模式，以帮助车队运营商优化现金流，减少整体成本。尽管商业模式很简单，但为每公里设定合适的价格却绝非易事。轮胎的生命周期受各种因素的影响，包括负重、速度、路面情况以及驾驶行为。数字孪生可以通过模拟不同的驾驶条件，洞悉这些相互关联的条件是如何影响轮胎性能的。但是，如果没有数字孪生体的真实数据输入，想要确定一个令人满意且具有竞争力的PPK价格——并且期望这一价格能够持续为企业带来利润——即使有可能性存在，也将十分困难。数字孪生能够让人们从多个维度看到轮胎性能，也可以在尚无可用数据的时候应用于产品的开发。输入的传感数据被增强、净化和处理；而后应用数字仿真和分析获得洞察，从而为维护、更新等其它因素的决策提供依据，这些依据可以为普利司通及其客户带来更多价值。如今，普利司通正使用数字技术为其车队客户带来更多价值。随着时间的推移，企业计划扩大数字孪生技术的使用范围包括从驾驶员、到车队经理、到零售商、分销商、制造商等的整个价值链。企业管理者表示，鉴于未来可能使用无人驾驶汽车，可能还会涉及安全协议。他们确定已经抓住了引领走向未来的驱动因素，这便是数字孪生技术的用武之地。[4]


推荐阅读


上一篇： 记得|塑胶袋bye！日本GAP改用再生纸袋并收费 逛街记得自备购物包

下一篇： 无用|修理厂工作8年小舅子道出秘密汽车上最无用的四大保养，别被坑