ANSYS 部落格
October 11, 2022
製造業中的數位孿生是什麼？
智慧製造依賴於供應鏈、工廠，系統和設備資料。爲了監控和分析在生產過程中不斷變化的資訊，製造商在探索工業 4.0 應用之中，使用了數位孿生的即時資料功能。
在智慧製造中的 5 種數位孿生技術應用
在智慧製造中，使用數位孿生的優點和好處不勝枚舉。從預測維護問題，到評估產品升級以及爲財務決策提供資訊，數位孿生可爲公司提供預測性見解，實現其業務目標。以下為五個範例，為您說明數位孿生如何滿足智慧製造的不同需求。
縮短產品上市時間
透過建立與實體資產相連接的虛擬副本，數位孿生可爲智慧製造商即時獲得所需之訊息，以利快速做出生產決策。因爲消除了硬體、人工，材料等與實體產品有關的延遲，操作人員可以加快製程的每一步，包括設計、開發、測試，和維護。
案例研究：ENGIE Lab CRIGEN 運用 Ansys 的數位孿生技術，加速為客戶實現零碳能源轉型。
- 問題：碳排放正在侵蝕氣候的健康。
- 解決方案：Ansys Twin Builder 協助 ENGIE Lab CRIGEN 將模擬時間間從數小時縮短到數秒，以更快地開發新能源解決方案。
- 結果：即時最佳化設備的能源和環境效能成為零碳轉型的關鍵資產。
最佳化流程和產品效能
使用數位孿生可使智慧製造商能預測最終產品的品質，幫助他們針對材料升級和製程強化等問題做出更明智的決策。在工業製造中，數位孿生有助於確保大規模生產的一致性，使最終產品能始終符合規格。
案例研究：Kärcher 使用 Ansys 的數位孿生技術，模擬不同電池單元與外殼材料在真實狀況下的表現。
- 問題：減輕小型電池組的重量和熱能。
- 解決方案：Kärcher 的工程師使用 Twin Builder 作為數位工程流程的基礎，讓他們在最佳化過程中能進行快速準確的概念比較。
- 結果：該公司發現了一種電池單元類型和電池外殼設計的組合，能讓他們將電池組中的電池單元數量減少 20%。
提高生產效率
數位孿生使操作人員能夠持續監控流程和系統，以評估最有效的方法。如果生產流程沒有達到理想的產能，數位孿生可立即顯示能改進的機會。透過提高生產效率，數位孿生能幫助智慧製造商降低能源和材料消耗，實現其永續性發展目標。
案例研究：EDF Group (EDF) 使用 Twin Builder 設計核能發電廠。
- 問題：開發經濟實惠的低碳發電廠，需要高效可靠的系統。
- 解決方案：該公司使用 Twin Builder 開發了工廠渦輪發電機的數位孿生，讓他們能使用預測性維護，同時減少維修費用。
- 結果：EDF 工程師的設計突破極限，滿足嚴苛的法規要求，爲其全球客戶提供無與倫比的功率輸出。
掌握預測性維護能力
在智慧製造中，非預料的停機可能每小時會造成數萬美元的損失。數位孿生可為操作人員提供遠見，基於不同環境壓力和場景預測問題。透過使用數位孿生瞭解其複雜設備的內部工作情況，製造商可以預測何時會出現問題，並在整個生產中斷之前解決維護問題。
- 案例研究：Phoenix Contact Electronics 的工程師使用 Ansys 軟體，將即時感應器的資料結合模擬結果，從而提前預測故障。
- 問題：爲了滿足客戶對節省空間的技術需求，需要開發體積更小的基礎繼電器。
- 解決方案：Phoenix Contact 使用 Ansys optiSLang 和 Twin Builder，瞭解與繼電器的電機力學、結構和熱特性相關的所有相互作用。
- 結果：Phoenix Contact 製造的 PSRmini 安全繼電器採用更纖薄緊湊的設計，並可提供大型安全繼電器的完整效能。
實現虛擬驗證
虛擬驗證可實現早期的系統設計驗證，以預測和解決首次整合機器和流程時所發生的問題。在智慧製造中，數位孿生技術可顯示整個系統的交互方式，而不僅是單個設備，並讓您瞭解每個設備將如何影響整個生產線的效能。
案例研究：Rockwell Automation 使用 Twin Builder 獲得深入見解，並提高系統性能。
- 問題：流速、機械應力和熱分佈等環境和材料效應會影響現場資產。
- 解決方案：Rockwell Automation 將 Twin Builder 連接至他們的 Studio 5000 模擬介面。
- 結果：工程師可模擬複雜且詳細的物理現象，以更加瞭解營運中的資產。
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