数字孪生是在大数据、云计算、人工智能发展的浪潮中孕育而生,可以说这三者是数字孪生技术的基石。制造业智能工厂的建设是目前关注的热点,数字孪生是实现智能工厂的有效方法之一。

随着信息技术与人工智能的发展,建立虚实结合、协同优化运行的工业数字孪生生产线所需技术逐渐成熟,数字孪生在制造业的应用价值与潜力日益凸显。构建工业数字孪生系统,通过数字孪生体与制造业实体的平行运行、实时交互与迭代优化,实现生产过程精准预测与控制、生产自组织优化调度、设备全生命周期管理、产品质量追溯与管控等功能,可以大幅提升制造业生产质量和效益,促进制造业高质量发展。

9月15日,由智能制造全媒体出品的系列线上论坛“2022智能制造零距离”继续开播,下午两点,[第五期 工业数字孪生] 又和大家见面了。本期线上论坛的嘉宾:大连工业大学教授 王德权;安世亚太 战略及合作副总裁 邢军;中规(北京)认证有限公司 知识产权顾问 李啟民。

虚拟数字化智能工厂平台
数字孪生、仿真、虚拟调试

大连工业大学王德权教授从三个方面为我们介绍了数字孪生系统、生产线虚拟调试、提升生产数字化智能化路线图。在基于数字孪生的智能制造工厂总体方案中,以智能设计、智能生产、智能服务为分类,将数字孪生贯穿于产品生产的全生命周期中,并以发动机转配线、智能化专用机床、临工变速器壳体加工的生产线为例,以视频的形式展示了数字孪生智能制造工厂平台的实际应用。王教授介绍,数字孪生是综合应用互联网、物联网、大数据、机器人、虚拟现实等技术实现的智能制造解决方案。在基于数字孪生的智能制造工厂平台的介绍中,从设备定义、设备工艺仿真、设备虚拟传感器等角度进行分析,以徐工、三一、临工的项目为案例,分别展开介绍,展示了真是工厂与虚拟工厂是如何虚实结合的。

仿真和虚拟调试是数字孪生的关键,通过虚拟调试创建虚拟工厂工艺流程仿真优化、设备生产过程虚拟化。以AGV搬运虚拟调试、立体仓库虚拟调试、CNC设备机器人工件上下料虚拟调试、发动机工位虚拟调试与生产过程优化为例,展示虚拟调试的过程。在提升生产数字化智能化路线图中,王教授提出感知、决策、互联互通是数字化转型升级的关键,数字孪生是赋能制造业数字化转型的工具,能够显著提升生产效率。


数字孪生是基于模型的体系工程

安世亚太作为北京市“专精特新”企业,一直致力于推动精益研发技术的丰富与发展,是面向工业企业研发信息化领域的领先者,在工业软件、工业互联网和数字孪生技术等领域进行研究,聚焦打造基于正向设计的数字化研制体系,推动我国自主仿真技术的发展。

在本次论坛的主题演讲中,安世亚太战略及合作副总裁邢军,具体介绍了安世亚太是如何协助企业数字化转型,赋能数字经济发展,包括打造虚实共智的数字化业态,工业数字孪生是安世亚太重点研究的领域,在产品仿真、工艺仿真、虚拟制造、虚拟试验方面深耕多年,发起成立全球首个数字孪生体联盟,创建国内首个数字孪生体实验室,发布国内首部数字孪生体白皮书,并积极参与了数字孪生相关的国际和国家标准化工作。邢总展示了安世亚太数字孪生成熟度模型,重点聚焦数字模型和决策优化,提出数字孪生的构建是一个体系的工程,从数据到模型,从模型到价值,将物理实体和数字孪生体进行连接,并指出综合建模、广义仿真才能实现数字孪生的业务目标,数字孪生体的三维发展范式:空间、时间、成熟度。并以工业数字孪生为例,将数字孪生贯穿于产品从设计、生产到使用、运维的产品全寿命周期,涵盖了从部件、装备到企业体系的各个主要构成层级。在实际应用案例中,以矿山行业、钢铁制造行业、石化行业为例,介绍数字孪生的落地应用。最后指出大部分应用仍处于数据融合和实时诊断阶段,少数单点应用实现分析预测和自主控制,数字孪生的应用目前处于起步阶段,应用前景广阔。

数字孪生创新发展专利大数据研判

为探究数字孪生技术的发展沿革,中规(北京)认证有限公司 李啟民老师通过检索、分析全球数字孪生技术领域的相关专利,从专利申请态势、区域布局、竞争态势、技术分布等多个维度,揭示全球数字孪生技术发展现状。提出当前数字孪生技术应用水平仍处于初级阶段,我国应充分发挥工业门类齐全、场景众多的优势,释放工业数据红利。

李老师从专利检索、分析研判、战略布局的角度对数字孪生的专利数据进行分析,在数字孪生全球申请趋势中发现,2003年至2010年处于概念发展期,2011年至2014年处于缓慢增长期,数字孪生在航空航天领域得到应用,2015年至今,数字孪生专利的申请增长显著,向一般工业制造领域进行应用扩展。从全球申请地域来看,我国有多类主体积极参与数字孪生专利的申请,美国主要在军民两大领域,从技术流向来看,中国、美国、韩国主要在本土进行布局,日本、欧洲专利局在海外布局比例高,美国是海外布局首选的目标市场国;从全球技术热点来看,数字计算设备、数据处理设备或数据处理方法中设计的专利数量最多;从申请人的角度来看,国家电网、西门子、谷歌位居前三,我国数字孪生的技术聚焦点主要是国家电网的数字仿真、仿真系统、终端设备,华为的终端设备和服务器,广东工业大学的仿真模型和仿真平台。最后提出数字孪生的战略布局,国家层面:关键技术领域做好技术备份;行业层面:延展孪生时间、拓宽孪生空间;企业层面:打造数字孪生核心竞争力。专利布局方面,集成优化仿真建模与数据科学,提高工业厂商对孪生数据、孪生模型的积累意识。

2022智能制造零距离系列线上论坛第五期完美落幕!再次感谢各位嘉宾的分享,感谢各位对本期论坛的支持。九州云播和智能制造IMS视频号两个播放平台的累计观看人数过万,点赞次数过万,评论过千,这些都离不开一直支持智能制造IMS的朋友们,感谢大家!接下来,我们将为大家继续呈现精彩的直播内容,敬请关注!

2022智能制造零距离系列线上论坛预告


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编辑:段少敏
校对:郭 莹
审核:李国庆









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