Ansys博客
June 6, 2022
仿真如何助力实现连续制造
您今天早上刷牙时，使用的牙膏很可能是采用非常先进的制造工艺制成的。从称重和混合原料、封盖、灌装，到压接管、冲压以及牙膏包装运输，让您口气清新的所有步骤都可能发生在同一工厂中，由高度协调的机器一个接一个地完成。这种不间断的智能生产过程被称为连续制造。
什么是连续制造？
连续制造是一种在每个生产阶段之间不中断的制造方式。在此过程中，设备专门用于执行特定任务，而被加工的材料处于不断的运动中。由于连续制造通常意味着每天24小时不间断运行，因此这种生产过程可以快速生产出大量相同的产品。
采用连续制造的行业包括：
- 石油
- 钢铁
- 造纸
- 水泥
- 食品和饮料
- 制药
- 电子
- 汽车
批量制造与连续制造
如今，连续工艺和批量制造都得到广泛应用，批量制造是标准的行业工艺。在批量制造中，生产跨多个步骤进行，通常在每个步骤之间都有停顿，以评估产品、维护设备，甚至将产品运送到另一家工厂进行进一步加工。这些频繁的停机会给生产进度增加大量的时间消耗。
与批量制造不同，连续制造将所有生产步骤整合到统一的集成流程中。这种稳定的生产流可帮助制造商加快生产速度，减少人为错误，并提高产品一致性，而不会出现这些停机现象。
批量生产在小型公司和测试新产品的公司中很常见。但对于大量生产同一产品的公司来说，连续生产可能是更好的投资。
连续制造的优势包括：
- 缩短生产时间，因为无需停止设备进行重复重置，从而更好地完成生产进度
- 一致的商品，因为一旦设置了自动化流程，产品会始终按照相同的规格生产
- 降低人为错误的风险，因为员工接触产品的机会较少，所以大大减少了人为污染
- 批量大小灵活性/规模化容易程度得到增强，因为产品数量可以通过延长或缩短生产运行的持续时间来改变
- 自动化监控和预测性维护可通过对整个系统的持续分析来实现，从而更好地控制关键流程
连续制造的挑战是什么？
虽然连续制造可以帮助公司节省时间并提高产品标准化程度，但它确实存在一些挑战：
- 由于自动化机械的前期费用和所需的占地面积，初始投资很高
- 由于连续生产的严格规范，灵活性有限，不适合进行产品定制
- 计划外维护意味着因为一台机器停止连续系统，会使整个流程停摆
- 如果消费者需求滞后，库存积压可能会成为一个问题，导致制造商难以卸载大量产品
仿真如何改进连续制造？
由于连续制造是完全自动化的，信息在整个系统中不断地被分析。通过使用数字孪生，这会非常有价值。通过在制造过程中提供运行中机器的联网虚拟复制品，数字孪生使员工能够实时了解设备内部情况，从而准确地为有关性能和维护的决策提供信息。
例如，当材料之间的摩擦使电机面临应变或故障的风险时，工业搅拌机的数字孪生可以提醒制造商。如果没有仿真提供的持续数字信息反馈，工厂员工将不得不根据他们亲眼所见的情况做出假设，而他们所看到的只是实际情况的一小部分。
混合分析在数字孪生中的作用
全新的混合校准功能可进一步提高预测分析的准确性。通过将基于仿真的数字孪生与物理传感器信息相结合，工厂员工可利用虚拟传感器并减少所需物理传感器的数量，从而降低成本。
借助混合分析，数字孪生可以大规模部署，以跟踪不同设备在各种条件下的运行情况。此外，每个部署的数字孪生都可以根据其联网设备监控的数据进行校准，确保数字孪生的行为尽可能接近物理系统和设备。
数字孪生在连续制造中的优势
一旦部署了数字孪生，用户预计可将产品性能提高25%，并在产品的生命周期内节省高达20%的维护成本1。这些竞争效益源于数字孪生提供的诸多优势，例如：
对于许多致力于让其生产方法进入智能、集成制造新时代的公司来说，连续制造是一个巨大的飞跃。如欲了解创新技术如何帮助各行业的公司实现运营转型，请阅读有关数字孪生的更多信息，或免费试用Ansys Twin Builder。
参考资料：
- “利用Ansys Twin Builder解锁数字孪生的价值，”Ansys。