Ansys博客
October 11, 2022
制造业中的数字孪生是什么？
智能制造依赖于供应链、工厂、系统和设备数据。为了监控和分析生产过程中不断变化的信息，制造商使用数字孪生的实时数据功能来探索工业4.0应用。
数字孪生技术在智能制造中的五大应用
在智能制造中，使用数字孪生的优势和益处不胜枚举。从预测维护问题到评估产品升级以及为财务决策提供信息，数字孪生能够为企业提供有助于实现其业务目标的预测性洞察。以下是关于数字孪生如何满足智能制造不同需求的五个示例。
加速产品上市进程
通过创建与真实设备相连接的虚拟孪生体，数字孪生可为智能制造商提供所需的实时洞察，以便其快速做出生产决策。因为与真实产品相关的延迟（硬件、人工、材料等）已被消除，操作人员可以加速制造流程的每一步，包括设计、开发、测试和维护。
案例研究：ENGIE Lab CRIGEN依靠Ansys数字孪生技术帮助其客户加速过渡到零碳能源。
- 问题：碳排放正在严重危害我们的气候环境。
- 解决方案：Ansys Twin Builder帮助ENGIE Lab CRIGEN将仿真时间从数小时缩短到几秒之内，从而更快地开发新的能源解决方案。
- 结果：实时优化设备的能源和环境性能是零碳转型中的一项重要优势。
优化流程和产品性能
数字孪生使智能制造商能够预测最终产品的质量，帮助他们对材料升级和流程改进等问题做出更明智的决策。在工业制造中，数字孪生有助于确保大规模生产的一致性，因此最终产品能够始终符合规范。
案例研究：Kärcher使用Ansys数字孪生技术在现实环境中仿真不同的电池和外壳材料。
- 问题：为小型电池组减轻重量和发热量。
- 解决方案：Kärcher工程师将Twin Builder用作数字工程工作流程的基础，以便在优化过程中实现快速准确的概念比较。
- 结果：该公司发现了一种电池类型和电池外壳设计，使他们能够将电池组中的电池数量减少20%。
提高生产效率
数字孪生使操作人员能够持续监控流程和系统，以评估最有效的生产方法。如果生产流程不能实现理想的产能，数字孪生将立即显示改进的机会和方案。通过提高生产效率，数字孪生可降低能源和材料消耗，帮助智能制造商实现可持续发展目标。
案例研究：EDF集团（EDF）使用Twin Builder设计核电厂。
- 问题：开发低成本的低碳发电技术需要高效可靠的系统。
- 解决方案：该公司使用了Twin Builder开发核电厂涡轮交流发电机的数字孪生，使其能够实现预测性维护并降低维修费用。
- 结果：EDF工程师使其设计方案不断突破极限，并满足极具挑战性的监管要求，从而为全球客户提供无可匹敌的功率输出。”
支持预测性维护
在智能制造中，意外停机的成本可能高达每小时数万美元。数字孪生使操作人员能够根据不同的环境压力和场景预测问题。通过使用数字孪生来了解复杂设备的内部工作情况，制造商可以预测问题即将发生的时间，并在其中断整个生产之前解决维护问题。
- 案例研究：Phoenix Contact Electronics工程师使用Ansys软件将实时传感器数据与仿真结果集成在一起，以提前预测故障。
- 问题：为了满足客户对空间节省技术的需求，该公司需要创建更小型的基础继电器。
- 解决方案：Phoenix Contact使用Ansys optiSLang和Twin Builder来了解与继电器的机电、结构和热属性相关的所有相互作用。
- 结果：Phoenix Contact构建了PSRmini安全继电器，以更纤薄、更紧凑的设计提供大型安全继电器的全部性能。
支持虚拟调试
虚拟调试功能可以对系统设计进行早期验证，以预测和解决首次集成机器和流程时发生的问题。在智能制造中，数字孪生技术可显示整个系统的交互方式——不仅是单个设备，而且包括每个设备将如何影响整个生产车间的性能。
案例研究：罗克韦尔自动化使用Twin Builder提供洞察并提高系统性能。
- 问题：流速、机械应力和热分布等环境和材料效应会影响现场设备。
- 解决方案：罗克韦尔自动化将Twin Builder连接到其Studio 5000 Simulation Interface。
- 结果：工程师可以仿真复杂而详细的物理现象，以便更好地了解其运行中的设备。
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