數(shù)字孿生技術在柔性智能制造中的應用

　　在制造業(yè)的發(fā)展歷程中，隨著科技的進步和市場的變化，生產(chǎn)模式也在不斷演變。大體而言，制造業(yè)的歷史經(jīng)歷了手工生產(chǎn)、分工生產(chǎn)、流水線生產(chǎn)、柔性生產(chǎn)和智能生產(chǎn)等不同的模式。在21世紀的今天，市場需求日益呈現(xiàn)出多樣化和個性化的特點，柔性生產(chǎn)也逐漸成為了制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展趨勢。在這個過程中，數(shù)字孿生為柔性制造模式的推廣應用打下了堅實的技術基礎，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動虛擬設備，有效實現(xiàn)虛實聯(lián)動的目標。

　　什么是柔性制造？

　　柔性制造，也被稱為靈活制造，是一種以人的需求為中心，實現(xiàn)資源靈活配置和運用的制造模式。它的核心理念是以市場需求為導向，通過靈活、高效的生產(chǎn)過程來滿足客戶的個性化需求。

柔性制造是工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢

　　1967年，英國莫林斯公司首次根據(jù)威廉森提出的FMS（柔性制造系統(tǒng)）基本概念，研制出了“系統(tǒng)24”。此后，美國的懷特·森斯特蘭公司、日本的發(fā)那科公司等制造業(yè)巨頭，相繼在60年代末至80年代將柔性制造的概念進一步投入到實踐當中，直接影響到后來豐田汽車、通用電氣、蘋果公司等現(xiàn)代知名企業(yè)將柔性制造作為一種核心生產(chǎn)策略。

快速變化的市場需求，要求更加靈活的產(chǎn)線模式

　　總的來說，柔性制造是一種有別于傳統(tǒng)大規(guī)模機械生產(chǎn)的制造方式，其產(chǎn)生背景源于制造業(yè)在面對現(xiàn)代市場需求、產(chǎn)品生命周期變短和生產(chǎn)環(huán)境不斷變化等挑戰(zhàn)時所面臨的需求和壓力。它也是對傳統(tǒng)剛性生產(chǎn)模式的一種回應，旨在構建具有適應性和靈活性的生產(chǎn)系統(tǒng)，以快速響應市場變化和不斷變化的產(chǎn)品需求。通過引入先進的技術和方法，如自動化、機器人、人工智能等，切實提高生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性和適應性。而在柔性制造應用到的各種技術當中，不得不提到的是數(shù)字孿生技術（Digital Twin）。

　　數(shù)字孿生強勢助力柔性制造

　　數(shù)字孿生的核心理念是將物理世界與數(shù)字世界相融合，通過創(chuàng)建物理實體的虛擬模型來實時反映其運行狀態(tài)。在應對快速變化的市場需求方面，數(shù)字孿生技術與柔性生產(chǎn)模式相得益彰，彼此相互契合。這里以宙思科技的研發(fā)成果——“吊掛制衣車間數(shù)字孿生運營管理平臺”為例，詳細談談數(shù)字孿生對柔性生產(chǎn)的助力作用。

　　從數(shù)據(jù)獲取的角度而言，數(shù)字孿生技術可以追蹤每一個生產(chǎn)單元的實時信息。在“吊掛制衣車間數(shù)字孿生運營管理平臺”當中，生產(chǎn)管理人員能利用訂單查詢系統(tǒng)全面了解訂單數(shù)據(jù)，具體包括各訂單的序列號、衣架號、當前所處工位、當前所處軌道、當前運作狀態(tài)等信息?；谶@些數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生技術能夠以點帶面，提前發(fā)現(xiàn)整條制衣生產(chǎn)線的潛在問題并采取相應的應對措施。這有助于減少生產(chǎn)線停機時間，提高設備的可用性和維護效率，起到降本增效的作用。

　　從工序呈現(xiàn)的角度而言，數(shù)字孿生技術可以將生產(chǎn)流程可視化。在商業(yè)領域當中，企業(yè)的利潤在很大程度上與品牌形象相掛鉤。一個優(yōu)良的、“高大上”的企業(yè)品牌形象，往往能帶來穩(wěn)定的訂單來源。在工業(yè)4.0時代已全面來臨的今天，信息技術的加持和數(shù)字化程度的提高，能為企業(yè)的業(yè)務拓展起到切實的推動作用。在這個案例當中，我們可以看到，制衣企業(yè)通過運用“吊掛制衣車間數(shù)字孿生運營管理平臺”，能逼真呈現(xiàn)生產(chǎn)線上的工序流程，以圖像化和視覺化的形式，向客戶傳達企業(yè)在生產(chǎn)管理方面的把控能力。

　　當然，除了實時監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)和生動再現(xiàn)工序流程以外，數(shù)字孿生技術還有精細的功能，以適應柔性生產(chǎn)的目標和需求。下面這個案例是宙思科技的另一研發(fā)成果——“柔性門業(yè)智造線數(shù)字孿生系統(tǒng)”的應用場景。

　　首先，數(shù)字孿生技術可以反映整個產(chǎn)區(qū)的輸出情況。生產(chǎn)管理人員通過讀取數(shù)據(jù)看板上的“產(chǎn)線效率”、“產(chǎn)線遷移情況”、“當天工單完成率”、“當班報表”等信息，能實時了解到當天生產(chǎn)是否達標，以及是否有需要根據(jù)訂單需求來調(diào)整生產(chǎn)供給效率。

　　其次，對于門業(yè)生產(chǎn)線而言，它所使用到的工具，都是規(guī)模比較大的智能機器人和數(shù)控設備。如何保持這些設備始終處于高效的運作狀態(tài)，是關乎到訂單是否能按期完成的核心問題。通過運用數(shù)字孿生系統(tǒng)，企業(yè)能實時監(jiān)測到每件生產(chǎn)設備的“健康狀況”，并進行故障排除和處理。生產(chǎn)管理人員通過解讀數(shù)據(jù)面板上的報警信息，能對斷路器、氣缸傳感器、油缸傳感器、變頻器、傳感器等各項設備的故障情況，進行及時的處理，有效解決設備運維方面的后顧之憂。

　　再次，數(shù)字孿生技術能開啟快速導航模式，對柔性生產(chǎn)系統(tǒng)進行鳥瞰觀察。這個功能，無論是對于門業(yè)管理人員把握設備的運作狀況，還是向外展示生產(chǎn)線的規(guī)?；潭?，都有著精準和獨特的作用。除了快速導航以外，該系統(tǒng)還提供自動巡檢和人工巡檢等不同的巡檢模式。

結語

　　數(shù)字孿生技術與柔性制造的結合，為企業(yè)開啟了全新的發(fā)展時代。實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、智能決策支持、設備健康狀況評估等一系列“量身定做”的功能，為柔性生產(chǎn)模式帶來了更高的效率和更大的靈活性，也為制造業(yè)描繪了一個充滿希望的未來。我們有理由相信，在接下來的工業(yè)4.0進程中，數(shù)字孿生技術將會更加廣泛地應用于制造業(yè)當中，成為柔性制造的強勢助力工具！

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