几乎现实：未来的工厂经营数字双胞胎

A * STAR已为数字双胞胎的测试平台，真正的制造设备的虚拟对应。这些工厂的创新可以通过预测和调整他们的合作机器的条件，帮助公司通过预测和调整在随时随地的情况下节省大量的时间和金钱。

想象一下，制造巨头在其中一个工厂地板上有机器，主轴即将开始。在传统的工厂中，呼呼机不会导致即将发生的故障警告，并且其失效将在随机瞬间出现。诊断和修复将相对缓慢，受到约束数据采集以及人类和物质资源的组织。对于快速移动的消费品（FMCG）公司，滞后可能是昂贵的。“Because of the high volume, we’re talking about millions of dollars in losses for every hour of down time,” says Stuart Wong, the senior group manager at the Advanced Remanufacturing and Technology Centre (ARTC) in Singapore, where a number of companies collaborate with A*STAR researchers on advancing manufacturing technology, including making highly intelligent, sensorized machines.

数字双胞胎将使工厂更智能

凭借来自Artc的模型智能工厂的一些帮助，可以使用称为“数字双胞胎”的概念来导航八月开设的制造技术试验台。这个想法是，机器将被传感，使得机器中的主轴被不断监测，并且其性能数据发送到中央控制室。在那里，数据被馈送到充当机器的数字双胞胎的计算机中 - 一个虚拟副本，可根据实时传感器数据和物理建模准确地反映机器的当前运行状态。数字双胞胎，检测主轴中的轻微摆动，可能会调整其物理对应的操作参数以纠正摆动。或者，如果无法纠正Wobble，它可能会警告即将发生的故障。

在控制室里，操作员会被告知，然后这个人可以触发一个标准的反应。ARTC的一名项目经理Anikath Murali Das说:“数字双胞胎可能会创建一个维护工作订单，决定你是否可以改变生产路线，从而不影响交付，找到合适的维护人员，并告诉他们去哪里。”这些维护人员可以在平板电脑或一副增强现实眼镜的引导下，快速修复或更换故障机器。平板电脑可以显示受影响机器上的定制数据。对于像Nestlé这样的快速消费品公司来说，与ARTC在这类技术上的合作使他们能够最小化停机时间，提高性能和资本效率工厂．

这些进步可能听起来有点像科幻小说，但所有必要的技术都在ARTC开发中。例如，ARTC正在利用微软的HoloLens打造增强现实功能，HoloLens是一种将真实世界的视觉效果与数字增强叠加的眼镜。与此同时，ARTC的研究人员正在构建一套基于网络的应用程序，让流动的员工可以访问他们手机和平板电脑上的重要数据仪表盘，以及在需要时拨打虚拟帮助的手段。Das解释说:“如果某些维护或维修任务超出了工人的工作范围，(使用我们的工具)在其他地方的同事可以准确地看到站在机器旁的工人看到的东西，并指导他们做什么。”

为了向这些应用程序提供信息，本集团正在积极调查如何将传感器添加到工业伙伴的机器上。“我们有一台来自我们自己传播的公司的贷款机器，”DAS说。“我们已经投入了43个传感器，以查看振动，温度和声学排放。”

ARTC还开发了一个CO-BOT的数字双胞胎，一个设计用于物理辅助A的机器人人体运营商与移动热或重物等任务。At the moment, information flows only from the physical co-bot to its digital copy, but Wong says that ARTC’s digital twins will eventually be bi-directional, so the digital version can adjust the operation of its physical twin in real time, instantly reacting to the information it receives.

直接控制着ARTC正在处理的价值数百万美元的昂贵高精度设备的智能控制室的数据流存在安全隐患。“数据的安全性是每个人都关心的一件事，”Das说。除了中央控制室带来的安全问题之外，还有关于拥有无限多数据的普遍担忧。但这些数据在追踪老故障时非常有用。例如，当公司听到客户说他们的产品有质量问题时。通常，当客户提交这样的反馈时，很难诊断是什么原因导致了问题。因此，Das解释说，ARTC数字双胞胎模型工厂希望保留所有相关数据。“我们可以回到某一天，查看所有的仪表盘，深入研究，诊断并解决问题。”但在构思这些系统时，Wong说，重点设计非常安全、可伸缩、可靠和无延迟的软件架构至关重要。

机器将与机器交谈

在短期内，ARTC的智能工厂发展将专注于帮助现有的工厂员工。Wong说:“我们的目标是通过收集和消化数据，然后从中创造见解来帮助人类。”“控制室将提供信息和预测，但必须由人类做出决定。”不过，王家卫预计，最终人工智能(AI)将承担更大的决策负担。“随着系统变得更加智能化，我们可以通过人工智能实现完全自动化。这可以缓解人类对人工智能无法做到的事情的关注:关系、供应链或客户问题，以及管理员工。”

DAS说，数据不仅会在个人智能工厂中流动，还有数据。“机器将能够直接与机器交谈，”她解释说，其中包括位于工厂外的机器。网络机器将共同努力预测失败，并回应它们。例如，“我厂的机器可以在一个机器中讲一个机器在外地厂'关闭，我不希望你制作的部分”，“DAS说。

ARTC创建了模型工厂的增强现实版本。在它中，您可以观看变速箱生产（上图），请参阅各个机器和制造智能控制室之间的信息流，或者了解有关测试台的更多信息。（图像来源：先进的再制造和技术中心）

精致的数字双胞胎已经在NASA的一些方式中使用，在美国宇航局使用数字双胞胎跟踪航天器，以及一定程度的电气，它创造了一些风力涡轮机和喷气发动机的数字双胞胎，以监测它们的性能和携带预防性维护。但是，必须创建更多的定制版本以利用这种技术进行制造。

不幸的是，公司有时不愿意自己测试技术，因为他们不想破坏自己的设施。Wong说，这也很难，使制造专家汇集在制造专家，这些专家可以提供有用输入的广泛的分析科学家。

这就是为什么黄，DAS和他们的同事希望为公司提供概念测试证明的手段，使他们能够将其行业扩展到他们的董事会和股东的投资。“有这么多的潜力，”Wong对项目的动机解释。“但没有展示或测试数据证明这项新技术可以真正用于优化智能工厂。”

由ARTC建造的模型厂房砂箱为行业提供了实验和构建的自由，然后将新技术和最佳实践带回其工厂生产线。除了像雀巢这样的FMCG公司外，这些合作还吸引了来自航空航天和重工业公司的重要兴趣。“我们正在弥合纯研究和产品开发之间的差距，”DAS解释道。截至今天，69个行业加入了ARTC。

行业4.0 - 新加坡的智能工厂优势

这是一个不到10岁的时代，但行业4.0乐于想象一种融合网络世界的新型工厂 - 拥有丰富的信息流量，数据可视化和人工智能 - 以及物理世界，其纺锤体，机器和压力机。

1月份，世界经济论坛分析了100个国家的新加坡，在这种不断变化的景观中，在25个国家中列出了最有利于工业4.0的国家。在讨论中，其作者指出，新加坡在研发，经济复杂性和开放性方面的强大能力作为主要因素。

Media analyses have noted a push by the Singapore government to bolster this enviable position, noting a carrot and stick approach with grants and levies being bestowed on manufacturers, and strong financial backing for a series of support systems that including A*STAR’s two model factories initiatives. Singapore has also recently launched of the Singapore Smart Industry Readiness Index, a tool to help industrial companies measure their progress towards Industry 4.0 standards.

*星星模型工厂倡议

A*STAR的示范工厂计划旨在缩小技术差距，让企业可以通过技术合作创新和采用来重塑自身。有两个地点-一个在A*STAR的先进再制造和技术中心(ARTC)，另一个在A*STAR的新加坡制造技术学院(SIMTech)。两者发挥互补作用，展示先进制造技术的有效性，引导企业在其技术采用之旅的不同阶段。

ARTC正在开发的核心技术包括: