模擬與預測
模擬和預測是數字孿生的經典用例。這些用例包括靜態和運動CAD模型,并回答有關空間、運動和功能方面的問題。例如,西門子用用戶定義的條件測試數字孿生,以確定數字孿生及其“真實”對應物將如何反應:“基于數字數據,開發人員和客戶可以在虛擬化中心測試功能和操作員界面,甚至在機器制造之前。”預測用例來自有限元模型(FEA)。通常基于第一原理物理學的FEA模型由于其基于相同的方程組,因此其行為與它們的真實對應物相同。理想情況下,它們旨在回答這樣一個問題:“該器件在實際工作條件下工作嗎?”雖然結果非常接近,而且信息豐富,但在現實世界中,每個部分的行為都會因變化而略有不同。
《現代機械車間》雜志的布倫特·唐納森寫道:“工程師們在安裝控制器之前,對機器工作臺所在的區域進行了沖擊測試,以測量結構動態。后來,當機器完成時,這些固有頻率、模態剛度值和阻尼比將影響機器的性能,而嵌入式傳感器將幫助監測其振動,并告知總體速度和進給選擇。“用于模擬和預測的數字孿生模型的當前發展將真實世界的數據輸入到模型中。這一過程降低了單獨基于第一原理物理進行估計的風險,并提供了一個更精確的預測。
成品
成品用例結合了在制造過程中收集的反饋,在零件從原材料轉化為終形狀時收集有價值的數據。這些用例集中在流程中不同步驟創建的零件特性上。收集這些數據可以使制造過程更加敏捷。根據存在或不存在的功能來優化實時路由修改是一項將利用數字孿生技術的業務需求。這確實需要一些制造執行數據的自動化來完全實現,但是第一步要從制造條件中得出。
使用時
作為使用案例,將終裝配與設備運行條件和輸出的實時信息結合起來。GE digital的使用案例確定了數字孿生技術帶來的好處,如提高可靠性和可用性、降低風險、降低維護成本、改進生產和更快的實現價值的時間。這些好處是降低運營和維護成本的結果。
數字孿生的概念將在未來幾十年繼續發展。關鍵是通過業務需求將數字模型連接到物理世界。更精確的模擬將驅動性能更好的器件。了解已制造的零件將增加制造的敏捷性,減少不必要的步驟??梢暬a品的使用可以降低操作維護成本。
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