作者是罗克韦尔自动化数字转型副总裁基思·希金斯
为了帮助在机器制造周期的早期识别设计问题，机器设计师们几乎委托使用数字孪生技术的新生产线。这种技术几乎可以模拟机器操作的每一个方面，而不需要访问单个物理设备。它允许客户在投资实体世界之前，在虚拟环境中优化他们的制造设计。
虽然虚拟调试概念已经存在了几年 - 但许多组织仍然弄清楚如何充分利用其虚拟生产流程。例如，了解如何以及为什么将数字双胞胎连接到其控制系统的实际操作逻辑。
什么是虚拟调试?
随着消费者对新产品和更多样化的需求，公司与时间赛跑，以保持领先和交付。一个行之有效的解决方案是，寻找新的电机、液压和其他部件，能够承受更苛刻的要求，以提高机器性能，并将其集成到现有机器中，以最小的破坏。
然而，在一个新的或更新过的机器上进行的控制测试发生在项目的最后阶段，即启动期限即将到来的时候。在这个阶段仍然会出现各种各样的问题，例如功能问题，如意外停机或传感器放错位置，或客户最后一刻的担忧，如人机界面的顺序或布局。工业公司报告称，在调试期间修复一个机器问题的成本可能比在设计阶段修复它的成本高出100倍。
这就是转向虚拟调试的原因，虚拟调试是在机器建成之前使用数字模型和模拟机器来执行控制测试的过程。目标是在构建周期中尽可能早地识别设计问题。
一旦在虚拟机上完成测试，它通常需要不到两天的机器停机时间，以实现对现有机器操作的优化。虚拟调试可以创建使用实际操作逻辑并连接到控制系统的虚拟环境。设计师和工程师可以在客户将机器拧入其植物地板之前测试，调试和验证性能。
虚拟调试是由软件创建一个数字孪生的机器设计。一个有效的数字双胞胎不只是一个3D视觉模型。物理学可用于测试操作和与人或其他机器的交互。机器设计和控制系统实际操作逻辑的交互式数字孪生，可以验证和演示机器和控制器的操作，然后再投入生产。
使用模拟软件创建一个机器的数字双胞胎包括三个主要步骤:首先，引入机器的CAD。然后，模拟机器的运动和设备，如CAD上的传感器。最后，将CAD连接到控制器及其标签。这样，设计师就有了一个开放的沙箱，他们可以在那里测试机器及其逻辑。这有助于组织将控制测试从关键路径上移除，避免在最后一刻做出更改。
如何优化虚拟环境
数字工程的价值不会在机器交付使用后停止。在许多不同的用例中，这些虚拟环境可以改进员工的工作和决策方式。一旦生产开始，数字双胞胎可以模拟流程、机器和控制，帮助工厂人员了解操作和试验变化。操作人员犯错误不会有后果。而且，他们可以在正常情况下和特殊情况下接受训练。
在他们开始在真实的生产环境中工作之前，还可以要求他们演示程序、意识和有效性。虚拟培训还降低了成本，因为学员不必前往培训地点，也不必依赖现有的设备。相反，他们可以以数字方式访问所有内容。
数字孪生兄弟可以改变组织看待、运行和管理生产的方式。例如，制造商可以使用实时3D模拟来尝试如何以最大吞吐量运行产品、机器和设施。同时运行一台数字孪生机器和一台真实的机器，也可以帮助组织识别机器性能偏离模型的问题。
此外，技术人员可以使用数字孪生系统来减少停机时间，甚至提前停机。技术人员可以使用增强现实(AR)环境中的数字孪生机器，在机器关闭前排除故障。他们可以使用增强现实技术在物理机器上数字化覆盖工作指令，以加速维修。用数字孪生模型创建预测模型也有助于技术人员提前发现故障。然后，可以在计划关闭期间安排所需的维护。
Gartner估计，通过使用物联网数字双胞胎，企业每年将在资产维护方面节省1万亿美元。此外，30%的全球2000家公司将使用来自物联网连接产品和资产的数字双胞胎数据，以提高产品创新成功率和组织生产率，实现高达25%的收益。
与数字双胞胎相结合，数字线程是一个战略框架，旨在通过跨组织互连关键功能来优化产品、资产、系统或过程生命周期。这包括在资产生命周期中由数字孪生体创建的数字数据痕迹。通过数字线程连接ERP、EMS、MES和MOM系统，允许信息在系统之间流动，以通知和优化从设计、供应链到生产的业务驱动流程。数字线程驱动的策略为整个价值链提供了对在设计、虚拟仿真和物理操作期间捕获的统一数字数据的访问。通过利用数字线程，组织可以在整个组织中实现从设计到维护的一致数据流，从而在整个操作过程中带来改进和好处。
罗克韦尔自动化
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