為了在調試之前及早發(fā)現新機器設計中的缺陷，OEM廠(chǎng)商正在越來(lái)越多地依賴(lài)使用數字孿生的仿真。 

戴上VR或AR頭顯設備，機器開(kāi)發(fā)人員可以直接與他們的模型進(jìn)行交互，而且不會(huì )分散注意力。 

當您在沒(méi)有進(jìn)行全面測試的情況下就匆匆完成新機器的構造時(shí)，存在在調試之前忽視設計中基本缺陷的風(fēng)險。到那時(shí)，對已完成機器的任何更改都是極其昂貴和費時(shí)的。這就是為什么有越來(lái)越多的機器制造商正在使用仿真模型——數字孿生——來(lái)快速、經(jīng)濟地測試和實(shí)施新機器設計的原因。

 在設計新機器時(shí)，OEM廠(chǎng)商的一大主要關(guān)注點(diǎn)是如何盡快將其制造出來(lái)并上市。項目延遲、復雜化和原型失敗都會(huì )迅速威脅到項目的經(jīng)濟可行性。使用機器開(kāi)發(fā)和部署的常規方法已不再能夠完成這項任務(wù)。而這恰恰是數字孿生發(fā)揮作用的地方。數字孿生伴隨著(zhù)機器的整個(gè)生命周期 – 從概念規劃到售后服務(wù)。它的開(kāi)發(fā)、調整、改進(jìn)和測試與真實(shí)機器同步進(jìn)行。通過(guò)仿真可以及早發(fā)現任何設計缺陷或必要的更改，從而避免以構建物理原型為代價(jià)。 

對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真

除了對機器的硬件和軟件進(jìn)行仿真之外，數字孿生還必須提供逼真的生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)表示。例如，對傳送帶上的產(chǎn)品運動(dòng)進(jìn)行仿真，有助于盡早發(fā)現潛在的碰撞?！胺抡婀ぞ咝枰Y合實(shí)際控制器來(lái)顯示高速過(guò)程，”貝加萊仿真與數字孿生技術(shù)研發(fā)團隊負責人Kurt Zehetleitner指出道?！耙虼?，除了性能強勁之外，它還必須提供實(shí)時(shí)能力?！眎ndustrialPhysics完全滿(mǎn)足這兩個(gè)標準。借助集成的實(shí)時(shí)物理引擎，該軟件可以對動(dòng)態(tài)機器行為進(jìn)行三維仿真。影響物料流的所有作用力都可以通過(guò)數字孿生進(jìn)行測試。機器開(kāi)發(fā)人員可以即時(shí)獲得視覺(jué)反饋，以了解不同的機器組件組合會(huì )如何影響機器行為。不必要的停機也可以得到迅速識別和排除。 

導入CAD數據

industrialPhysics使用機器的CAD數據生成數字孿生。開(kāi)發(fā)人員只需以STEP格式導入此數據，即可快速輕松地創(chuàng )建數字孿生。然后，數字孿生可以用來(lái)測試不同的運動(dòng)布置、組件配置和代碼更改將如何影響機器。貝加萊已將industrialPhysics集成到其Automation Studio工程環(huán)境中?！胺抡婀ぞ吆虯utomation Studio之間的直接鏈接意味著(zhù)，開(kāi)發(fā)人員能夠在PC上以硬件在環(huán)或軟件在環(huán)配置的方式運行機器的虛擬模型，并連接到控制器上，”Zehetleitner說(shuō)道。

3D仿真軟件industrialPhysics使用CAD數據來(lái)創(chuàng )建數字孿生。開(kāi)發(fā)人員只需以STEP格式導入此數據，即可快速輕松地創(chuàng )建數字孿生。 

虛擬現實(shí)

為了使開(kāi)發(fā)人員能夠直接與仿真的機器進(jìn)行交互而不受外界干擾，模型需以三維呈現。industrialPhysics提供在虛擬現實(shí)或增強現實(shí)頭顯中查看數字孿生的選項。開(kāi)發(fā)人員可以在三維空間中體驗設計的機器，甚至是四維的運動(dòng)仿真?！敖柚鶹R頭顯設備，開(kāi)發(fā)人員可以在仿真運行時(shí)評估生產(chǎn)過(guò)程。還可以連接到真實(shí)控制器或測試處理，”Zehetleitner說(shuō)道。與VR頭顯不同，AR頭顯可以將數字孿生疊加在機器的真實(shí)環(huán)境上。這樣就可以在計劃和開(kāi)發(fā)具有移動(dòng)物體的機器時(shí)測試假設情景。信息可以從控制器中實(shí)時(shí)獲取，并結合仿真一起查看。僅需幾分鐘即可將VR和AR系統輕松地集成到軟件中。然后，industrialPhysics仿真模型就可以直接顯示在VR或AR頭顯中，而不是PC屏幕上。

貝加萊研發(fā)團隊負責人 – 仿真和數字孿生 Kurt Zehetleitner

“industrialPhysics基于高精度的實(shí)時(shí)物理引擎，該軟件可以對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)逼真的仿真?！?nbsp;

虛擬調試

在開(kāi)發(fā)完機器的硬件和軟件，并對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測試后，就該進(jìn)行虛擬調試了。借助數字孿生，調試過(guò)程可以不斷重復進(jìn)行，直到所有一切達到最佳工作狀態(tài)為止。只有在虛擬調試中一切進(jìn)展順利，才會(huì )構建第一個(gè)物理原型?！疤摂M調試與真實(shí)調試相比非常便宜。因此，你可以使用數字孿生排除盡可能多的錯誤，并在構建和調試真實(shí)機器之前進(jìn)行必要的原型迭代，”Zehetleitner解釋道。這對投資回報率會(huì )產(chǎn)生積極的影響。 

控制柜中的數字分身

然而，數字孿生的益處并不會(huì )隨著(zhù)調試而結束。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下的互聯(lián)工廠(chǎng)會(huì )產(chǎn)生和處理大量運行數據。數字孿生可以很好地利用這些數據?！巴ㄟ^(guò)提供機器的實(shí)時(shí)數據，數字孿生可以像控制柜中機器的虛擬副本一樣運行，”Zehetleitner解釋道。如果實(shí)際機器的行為與數字孿生的行為有所偏離 – 例如，由于軸承磨損 – 則會(huì )立即檢測到差異。收集到的數據可用于預測性維護、故障報告或遠程維護系統。 

數字孿生在機器需要升級或擴展的時(shí)候也可以提供幫助。在操作過(guò)程中獲得的洞見(jiàn)可以反饋回開(kāi)發(fā)過(guò)程中。機器制造商可以使用仿真模型來(lái)測試計劃的修改。這樣可以最大限度地減少機器停機以實(shí)施更改所需的時(shí)間。

數字孿生的開(kāi)發(fā)、調整、改進(jìn)和測試與真實(shí)機器同步進(jìn)行。這有助于及早發(fā)現任何設計缺陷、不一致或必要的更改。

數字孿生作為服務(wù)

為了支持希望創(chuàng )建數字孿生的客戶(hù)，貝加萊提供了專(zhuān)門(mén)的服務(wù)包。貝加萊開(kāi)發(fā)人員使用現有的CAD數據建立機器的復雜模型 – 這是使開(kāi)發(fā)項目順利啟動(dòng)的一種快捷經(jīng)濟的方式。在貝加萊的工程工具Automation Studio中，數字孿生用于初始驗證和集成測試。這使整個(gè)開(kāi)發(fā)項目立刻變得更具可預測性，并能實(shí)現高效管理。數字孿生還可以立即用于各個(gè)開(kāi)發(fā)團隊內部的溝通交流。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構的創(chuàng )新驅動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團全球機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶(hù)提供機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化、運動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。貝加萊保持持續的創(chuàng )新精神，為客戶(hù)提供更為簡(jiǎn)化以及超出預期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。