數字孿生制造_APS研究,以全球三大APS系統為標桿,國內學習APS軟件的金鑰匙：PlanetTogether,Preactor,ASPROVA,Ortems_【APS研究】

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連載（38）數字孿生產業綜述

2020-09-12

數字孿生體以云計算、大數據、物聯網、人工智能和區塊鏈等IT和DT使能技術為支撐，與行業趨勢和產業升級需求相結合，構建實體的數字鏡像。通過多種組合集成形式，按照數化、互動、先知、先覺、共智的順序逐漸深入應用，最終實現“服務型制造”和“數字經濟”等產業發展目標。數字孿生體與各種IT或DT使能技術結合，在復雜產品的產業鏈中具有廣泛的應用價值。本節聚焦于討論如何構建全產業鏈的數字孿生體，同時與增材制造技術相結合，促進傳統產業向智慧化和服務型制造轉型，迎接批量個性化定制時代的到來。限于篇幅和聚焦價值，在市場營銷和電子商務、供應鏈和物流領域, 側重于討論如何面向“批量”訂單的挑...

關鍵字：數字孿生制造

連載（37）增材制造是數字孿生產業的完美搭檔

2020-09-11

增材制造是數字孿生產業的完美搭檔增材制造是近30年發展起來的一種微積分式的制造方式，在設計階段將數模切片微分，制造階段則在微米級通過精確控制材料堆積的方式積分成型。增材制造使設計師突破傳統制造工藝的束縛，實現全新的產品設計，從而在實現產品減重（如航空航天領域）、私人定制（如骨科植入物和制鞋領域）以及全新產品設計（如梯度混合材料設計、成型中嵌入傳感器的智能產品）等方面, 為設計師拓展了無限的空間（圖29、圖30）。增材制造技術的發展，極大地促進了數字孿生體的“數字資產”和“物理實體”之間的虛實雙向轉化。（2）由實向虛，全數字化制造為數字孿生體...

關鍵字：數字孿生制造增材制造

連載（34）數字孿生制造應用案例4

2020-09-06

1.超臨界二氧化碳循環的數字孿生體上述三個案例屬于離散制造業中數字孿生體的應用，本案例是數字孿生體在流程制造業的典型應用。超臨界二氧化碳循環是太陽能光熱發電系統中的重要技術。由于該系統在極高的壓力下運行，系統的微小參數波動都有可能造成不可預知的事故。這對控制系統提出了嚴苛要求。為了應對這一挑戰，印度科技學院建立了該系統的實驗系統（圖26）。為了實現對控制過程的動態仿真，他們開發了基于物理機理的數字孿生體。該數字孿生體以一維熱流體系統仿真軟件Flownex為核心，搭建了和實驗管網系統完全相同的數字孿生體（圖27）。Flownex具有強大的仿...

關鍵字：數字孿生制造

連載（33）數字孿生制造應用案例3

2020-09-06

1.水泵運行的數字孿生體水泵在工業中的應用非常普遍。由于運行中來流條件的改變，水泵有可能發生氣蝕現象，氣蝕會導致水泵葉片損壞，從而過早報廢。為應對這一挑戰，PTC 公司和ANSYS公司建立了水泵的數字孿生體（圖25）,展示了數字孿生體如何處理儀表化設備資產所生成的傳感器數據，并利用仿真來預測故障和診斷低效率問題，使操作人員能立即采取行動，糾正問題并優化資產性能。泵的入口和出口處配備壓力傳感器，泵和軸承箱上配備測量振動的加速計，排出側配備流量計。致動器控制排出閥，進口側的閥門通過手動控制。傳感器和致動器被連接到數據采集設備，該設備能以20KHz的頻率對數據進行采...

關鍵字：數字孿生制造

連載（32）數字孿生制造的典型應用案例-2

2020-09-05

1.數字孿生機床機床是制造業中的重要設備。隨著客戶對產品質量要求的提高，機床也面臨著提高加工精度、減少次品率、降低能耗等嚴苛的要求。在歐盟領導的歐洲研究和創新計劃項目中，研究人員開發了機床的數字孿生體，以優化和控制機床的加工過程（圖23）。除了常規的基于模型的仿真和評估之外，研究人員使用開發的工具監控機床加工過程，并進行直接控制。采用基于模型的評估，結合監視數據，改進制造過程的性能。通過控制部件的優化來維護操作、提高能源效率、修改工藝參數，從而提高生產率，確保機床重要部件在下次維修之前都保持良好狀態。在建立機床的數字孿生體時，利...

關鍵字：數字孿生制造數字孿生機床

連載（31）數字孿生制造的典型應用案例-1

2020-09-05

1.ABB利用數字孿生體設計物料堆放場在電廠、鋼鐵廠、礦場都有物料堆放場。傳統上，設計這些堆放場時，設計需求是人為規劃的。堆放場建設運行后，卻常常發現當時的設計無法滿足現場需求。這種差距有時會非常大，造成巨大浪費。為了應對這一挑戰，在設計新的物料堆放場時，ABB公司使用了數字孿生體技術。從設計需求開始，設計人員就利用物聯網獲得的歷史運行數據進行大數據分析，對需求進行優化。在設計過程中，ABB借助于CAD、CAE、虛擬現實等技術開發了物料堆放場的數字孿生體（圖22）。該數字孿生體實時反映了物料傳輸、存儲、混合、質量等隨環境變化的參數。針對該物料場的設計并不是...

關鍵字：數字孿生制造

連載（30）數字孿生制造的典型應用場景-生產制造

2020-09-04

1.生產制造數字孿生體驅動的生產制造，將會實現無人車間和智能工廠之愿景： 1）在研發設計端形成的虛擬產品模型，進入到生產制造端后，控制機床等生產設備的自動運行，實現高精度的數控加工和精準裝配； 2）生產加工過程的工藝仿真會實時預測加工后產品的形態和性能評估，并根據加工結果和裝配效果，提前給出修改建議，實現自適應、自組織的動態響應； 3）對于流程制造業，數字孿生體直接驅動生產線的全過程，實現智能控制。提前預估出故障發生的位置和時間，進行預維護，減少實際故障發生概率，提高流程制造的安全性和可靠性。生產制造階段的數字孿生體和物理制造設備及...

關鍵字：數字孿生制造

?? 連載（29）數字孿生制造的典型應用場景

2020-09-04

數字孿生制造的典型應用場景 1.研發設計在制造業的研發設計領域，數字化已經取得了長足進展。近年來，CAD、CAE、 CAM、MBSE等數字化技術的普遍應用表明，研發設計過程在很多方面已經離不開數字化。從產生的價值來看，在研發設計領域使用數字孿生體技術，能夠提高產品性能，縮短研發周期，為企業帶來豐厚的回報。可以預見，隨著數字孿生體技術的進化，如大數據、人工智能、機器學習、增強現實等新技術進入研發設計階段后，研發設計將真正實現“所想即所得”。 1）大數據系統會收集產品使用的反饋信息，以及客戶對產品的需求變化，這些動態的需求信息是數字孿生設計的輸入； ...

關鍵字： ??+數字孿生制造

連載（28）數字孿生制造的關鍵技術（ERP）

2020-09-04

企業資源計劃（ERP）由Gartner公司于1990年提出。ERP是將企業所有資源進行整合集成管理，簡單的說是將企業的三大流：物流、資金流、信息流進行全面一體化管理的信息系統。一般認為ERP系統包括訂單管理、商品管理、生產采購、倉庫管理、物流管理、財務管理等子系統，已經成為企業進行全面管理及決策的平臺。 ERP為企業管理全領域提供了數字化手段。通過ERP系統的規范管理，物資庫存周轉天數減少，庫存成本減少，利潤率和流動資金周轉率得到提高。另外， ERP系統也能改善公司內部管理結構，減少部門間工作量，提高效益，提升員工素質。從數字孿生體視角來看，ERP是企業組...

關鍵字：數字孿生制造 ERP

連載（27）數字孿生制造的關鍵技術（PLM）

2020-08-31

5.PLM 產品全生命期管理（PLM）是一種應用于企業內部、以及在產品研發領域具有協作關系的企業之間的，支持產品全生命期的信息的創建、管理、分發和應用的一系列解決方案。 PLM技術主要包含基礎技術和標準、信息創建和分析工具、核心功能（如數據倉庫、文檔和內容管理、工作流和任務管理等）、應用功能（如技術狀態管理、配方管理、合規）、面向業務/行業的解決方案和咨詢服務等。從產生過程可以看出，PLM系統作為產品全生命期的數據管理系統，為數字孿生體中的數字線程提供豐富的基礎數據。同時，PLM中各個階段的數據互聯互通，也將成為數字線程交互功能的基礎。在數字孿生制...

關鍵字：數字孿生制造數字孿生制造與PLM

連載（26）數字孿生制造的關鍵技術（MES）

2020-08-31

5.MES 制造執行系統（MES）是一套面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統。MES可以為企業提供包括制造數據管理、計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作中心、設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等管理模塊。MES系統為企業打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協同管理平臺。 MES可以為制造企業帶來生產效率的提高和制造工藝水平的提升。通過MES 系統的反饋結果，可以優化生產制造過程的管理業務，例如了解到企業產能成本過高、產品質量不穩定的原因，從而及時做出調整。產品...

關鍵字：數字孿生制造數字孿生制造與MES 智能工廠設計

連載（25）數字孿生制造的關鍵技術（CAM）

2020-08-26

5.CAM 計算機輔助制造(CAM)是指利用計算機輔助完成從生產準備到產品制造整個過程的活動oCAM通過直接或間接地把計算機與制造過程和生產設備相聯系，用計算機系統進行制造過程的計劃、管理，并對生產設備進行控制與操作，處理產品制造過程中所需的數據，控制和處理物料的流動，對產品進行測試和檢驗等。目前的CAM系統在自動化、智能化等方面都有得到了大幅度提高，其基本特點是面向局部曲面的加工方式，表現為編程的難易程度與零件的復雜程度直接相關，而與產品的工藝特征、工藝復雜程度等沒有直接關系。典型的CAM系統由兩個部分組成：一是計算機輔助編程系統，二是數控加工...

關鍵字：數字孿生制造數字孿生制造與CAM

連載（24）數字孿生制造的關鍵技術（工業控制）

2020-08-26

5.工業控制工業控制，或稱工廠自動化控制，主要是指使用計算機技術、微電子技術、電氣手段，使工廠的生產和制造過程更加自動化、高效化、精確化，并具有可控性及可視性。從60年代的直接數字控制(Direct Digital Control)到70年代的集散控制系統(Distributed Control System),再到80年代的現場總線控制系統(Fieldbus Control System ),工控技術發生多次進化。期間，數據采集與監視控制系統 (Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)伴隨左右。利用 SC...

關鍵字：數字孿生制造數字孿生制造與工業控制

連載（23）數字孿生制造的關鍵技術（工廠仿真）

2020-08-26

4.工廠仿真工廠仿真是對各種規模的工廠和生產線進行建模、仿真和優化。工廠仿真可以分析和優化生產布局、資源利用率、產能和效率、物流和供需鏈等。工廠仿真是使用三維仿真軟件實現生產線生產過程及產品在廠房內運輸過程的模擬。它追求制造資源（包括人、機、料）在空間上有機結合，在時間上適時連接。同時，在布局設計的過程中考慮物流因素，選擇搬運的最佳路線，減少物料搬運工作量。此類仿真不僅能降低其過程中的運輸成本,還能加快生產流程，最終達到提高生產能力和降低生產成本的目的。工廠仿真軟件使用面向對象的技術和可以自定義的目標庫來創建具有良好結構的層...

關鍵字：數字孿生制造數字孿生制造與工廠仿真

連載（22）數字孿生制造的關鍵技術（工藝仿真）

2020-08-20

1.工藝仿真工藝仿真是利用產品的數字樣機，對產品的加工和裝配流程等建模，在計算機上實現產品從零件加工到組件裝配成產品整個過程的仿真。在建立了產品和資源數字模型的基礎上，可以在設計階段模擬出產品的實際生產過程而無需實物樣機。工藝仿真使合格的設計模型加速轉化為工廠的完美產品。工藝仿真利用計算機圖形學技術及核心算法，涵蓋機加、鑄造、表面處理、工裝設計、生產布局、裝配、檢測等多個專業的工藝過程規劃及仿真應用場景。裝配工藝仿真是在虛擬環境中依據設計好的裝配工藝流程，通過對每個零件、成品和組件的移動、定位、夾緊和裝配過程等進行產品與產品、產品與工裝的干涉檢查...

關鍵字：工藝仿真數字孿生制造與工藝仿真

連載（21）數字孿生制造的關鍵技術（CAE）

2020-08-20

1.CAE 計算機輔助工程（CAE）指工程設計中采用計算機輔助分析復雜工程和產品的性能。CAE軟件可以對設備的結構應力、流場、電磁場等問題進行仿真以優化設備性能。近年來，CAE開發商為滿足市場需求和適應計算機硬件和軟件技術的迅速發展，對軟件的功能、性能，特別是用戶界面和前后處理能力進行了大幅擴充，對軟件的內部結構和部分模塊，特別是數據管理和圖形處理，進行了重大改造，使得CAE軟件在功能、性能、可用性和可靠性以及對運行環境的適應性方面有了大幅提高。 CAE技術是一門涉及許多領域的多學科綜合技術，除了各個求解器本身的算法和模型之外，還包括計算機圖形技術、空間離散技...

關鍵字：數字孿生制造數字孿生制造與CAE

連載（20）數字孿生制造的關鍵技術（CAD）

2020-08-19

數字孿生制造的關鍵技術根據數字孿生制造系統的參考架構可知，實現數字孿生體需要多種關鍵技術。前文已經介紹了其中一部分通用關鍵技術，包括系統工程、數字線程、物聯網、云計算、人工智能、大數據、區塊鏈等。下面聚焦到制造領域，介紹和制造相關的數字孿生體關鍵技術，包括建模方面的CAD技術、仿真方面的CAE技術、工藝仿真技術、工廠仿真技術、工業控制技術、輔助制造的CAM技術、制造執行的MES技術、產品全生命期管理的PLM技術和企業資源管理的ERP技術。 1.CAD 計算機輔助設計（CAD）是一種應用計算機相關技術輔助人們進行產品或工程設計的方法和技術，包括設計、繪圖...

關鍵字：數字孿生制造的關鍵家數數字孿生制造數字孿生制造CAD

連載（19）數字孿生制造參考架構

2020-08-19

1.參考架構第三章給出了數字孿生系統的通用參考架構。參考這一通用架構，本章給出適用于數字孿生制造系統的參考架構（圖19）。用戶域和跨域功能實體的內容與前文的通用架構相同，這里不再贅述。現實物理域:無論是離散型制造業還是流程型制造業，都包含研發設計階段、生產運營階段、維護服務階段的各種物理實體，如人員、設備、試驗、產品、材料、流程、環境、服務等。測量與控制實體：這一層承擔著物理實體和數字孿生體之間的互動功能。這層包含測量感知和對象控制兩種功能，其中測量感知是數字孿生體從物理實體采集設備的設計、運行等各種參數，進行數據預處理和數據標識。對象控制則負...

關鍵字：數字孿生制造架構數字孿生制造

連載（18）數字孿生制造-現狀

2020-08-18

數字孿生制造（一）現狀近年來，制造業在逐步走向智能化。數字孿生體作為制造業智能化的核心技術之一，受到了越來越多的關注和研究。根據前文所述的數字孿生體發展階段，數字孿生體已經經歷了技術準備期、概念制造期和預先應用期，在制造業的多個領域取得了一定的技術積累和預先應用。自從有了諸如CAD等數字化手段后，數字孿生體技術已經開始萌芽。有了 CAE仿真手段，研究手段從計算機簡單輔助向自動化轉變，數字虛體和物理實體走得更近。有了系統仿真，研究對象從簡單物體向復雜系統轉變，虛擬實體更像物理實體。直到有了比較系統的數字樣機技術，研究目標從單體動力學向多體動力學轉變，...

關鍵字：數字孿生制造

連載（16）數字孿生制造現狀

2020-08-06

五、數字孿生制造（一）現狀近年來，制造業在逐步走向智能化。數字孿生體作為制造業智能化的核心技術之一，受到了越來越多的關注和研究。根據前文所述的數字孿生體發展階段，數字孿生體已經經歷了技術準備期、概念制造期和預先應用期，在制造業的多個領域取得了一定的技術積累和預先應用。自從有了諸如CAD等數字化手段后，數字孿生體技術已經開始萌芽。有了 CAE仿真手段，研究手段從計算機簡單輔助向自動化轉變，數字虛體和物理實體走得更近。有了系統仿真，研究對象從簡單物體向復雜系統轉變，虛擬實體更像物理實體。直到有了比較系統的數字樣機技術，研究目標從單體動力學向多體動力學轉變，...

關鍵字：數字孿生制造現狀數字孿生制造

連載（2）：數字孿生體技術白皮書-目錄

2020-07-26

目錄編者按 1 一、數字孿生體發展綜述 1 二、數字孿生體的定義 6 三、數字孿生體的模型 10 （一）數字孿生體的概念模型 10 （二）數字孿生系統參考架構 11 （三）數字孿生體的應用框架 12 （四）數字孿生體成熟度模型 13 四、數字孿生體的關鍵技術 16 （一）建模 16 （二）仿真 19 （三） VR、AR 及 MR 21 （四）數字線程 22 （五）系統工程與MBSE 24 （六）物聯網 25 （七）云、霧與邊緣計算 26 （八）大數據與機器學習 28 （九）區塊鏈 28 五、數字孿生制造 31 （一）現狀 31 （二）綜述 31 （三） ...

關鍵字：數字孿生戰場數字孿生制造數字孿生城市

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