“工廠規(guī)?？涨?，'數(shù)字化雙胞胎'如何改變自動化世界?”

在奧地利恩斯多夫SalvagniniMaschinenbauGmbH工廠，金屬板彎曲機(jī)整齊地排列著。而在世界各地每天開發(fā)和制造無數(shù)機(jī)器進(jìn)行精密工作的工廠中，不斷涌現(xiàn)新的技術(shù)，使金屬板彎曲更簡單、更高效。

而這一切因“數(shù)字化雙胞胎”發(fā)生著改變，它指現(xiàn)實世界以及利用數(shù)字化技術(shù)營造的與現(xiàn)實世界對稱的數(shù)字化鏡像?！皵?shù)字化雙胞胎”將現(xiàn)實世界中復(fù)雜的產(chǎn)品研發(fā)，生產(chǎn)制造和運營維護(hù)，轉(zhuǎn)換成在虛擬世界相對低成本的數(shù)字化信息，進(jìn)行協(xié)同及模型優(yōu)化，并給予現(xiàn)實世界多種方案和選擇。

柔性化生產(chǎn)迎接新挑戰(zhàn)

將簡單的金屬板制成成品前，必須考慮到過程中各種不同的影響?！霸趶澢饘侔鍟r，有兩個關(guān)鍵因素，”Salvagnini首席技術(shù)官(CTO)WolfgangKunze說：“采用的材料和機(jī)器本身，都是決定彎曲效果的關(guān)鍵?！弊钪匾氖敲繅K金屬板特殊的材料特性：“每種材料的特性不同——例如鋁、鋼和不銹鋼，它們具有不同的拉伸和彎曲強度，”Kunze解釋道。根據(jù)不同的金屬、批次和工件強度，還必須考慮到回彈的影響，否則彎曲效果可能會有很大差異?！斑@意味著，當(dāng)不再有任何外力作用在上面時，制成的金屬板總會略微變形回原來的形狀?！彼@樣補充道。

傳統(tǒng)的彎曲機(jī)通常需要手動校正，來確保始終如一的高品質(zhì)。“這樣，增加的工作量就耗費了公司寶貴的生產(chǎn)時間和資源，”Kunze說。

Linz機(jī)電一體化中心(LCM)有限公司銷售主管ManfredReiter對此表示贊同：“若機(jī)器進(jìn)行重新參數(shù)化，這些額外的工廠停機(jī)時間其實是非常昂貴的?！盠inz開發(fā)人員經(jīng)常與Salvagnini等公司合作，后者也遇到了類似的制造問題。

此外，許多金屬加工公司除了生產(chǎn)大批量產(chǎn)品外，還生產(chǎn)小批量產(chǎn)品，他們希望能夠在世界的各個角落都控制其生產(chǎn)活動?！白鳛闄C(jī)器制造商，每天都會遇到全新的挑戰(zhàn)，”Kunze承認(rèn)，“這就是為什么我們不斷為客戶提供創(chuàng)新的解決方案，并將LCM等合作伙伴公司共同納入機(jī)電一體化領(lǐng)域中的原因?！?/p>

當(dāng)夢想成為現(xiàn)實

為了滿足面板加工的要求，Salvagnini開發(fā)了一種LCM解決方案，這不僅僅是為了實現(xiàn)面板彎曲，更標(biāo)志著一場革命。這是一種全新的技術(shù)，有助于將共同的愿景變?yōu)楝F(xiàn)實：實時材料檢測技術(shù)MAC2.0(材料狀態(tài)校正的簡稱)。

所采用的材料和機(jī)器本身，都是決定彎曲效果的關(guān)鍵因素

“數(shù)字化雙胞胎”應(yīng)用實踐

新技術(shù)究竟是如何發(fā)展的呢?“使用有限元法(FiniteElementMethod，F(xiàn)EM)，我們已經(jīng)模擬了機(jī)器本身和各種面板屬性，包括在彎曲過程中作用于材料上的成形力，”Reiter解釋道?！巴ㄟ^這種方式，我們創(chuàng)造了一個材料和機(jī)器的數(shù)字化雙胞胎，模擬映射了整個彎曲過程?！盠CM的開發(fā)人員利用所有這些信息通過模型簡化生成有效的仿真模型，然后將其集成到MAC2.0軟件中?！巴ㄟ^MAC2.0，我們可以將高度復(fù)雜的仿真模型，實時傳輸?shù)揭粋€自動控制整個彎曲過程的軟件，”Reiter自豪地解釋道。利用這些信息，機(jī)器可以根據(jù)材料特性實時模擬彎曲過程，將其與有限元結(jié)果進(jìn)行比較，并彌補出現(xiàn)的任何變化。這樣，機(jī)器在彎曲面板時就能有很好的表現(xiàn)，而不會造成材料浪費。

所有這些步驟都在一個完全自動化的過程中完成。通過使用各種倍加福傳感器，進(jìn)行定位和面板厚度檢測等任務(wù)，可以精確記錄每個彎曲過程中的所有重要參數(shù)。

為了確定成形力，最初機(jī)器彎曲比通常稍慢。根據(jù)確定的值，自動重新調(diào)整機(jī)器中所有執(zhí)行器的參數(shù)。一旦確定材料和機(jī)器的特性，就以正常速度進(jìn)行彎曲。結(jié)果表明：無論面板的數(shù)量、厚度或材質(zhì)如何，彎曲成形的精度都是±0.9°?！斑@個數(shù)值只有市場上典型偏差的一半，”Reiter這樣說道，“只需要預(yù)先設(shè)定面板的類型和厚度，并且面板的測量彎曲程度必須達(dá)到40度以上——對于其他所有的面板彎曲，還需要確定校正的工具路徑，并且可以使用Salvagnini控制系統(tǒng)?！?/p>

公司將從其工廠的數(shù)字化比對中獲得許多優(yōu)勢。該軟件在早期階段可以檢測磨損，并且始終為用戶提供機(jī)器狀態(tài)的精確概述，意味著無法預(yù)見的參數(shù)化和后續(xù)工作現(xiàn)已成為過去——這是預(yù)測性維護(hù)優(yōu)勢的一個真實示例?！半S著數(shù)字化雙胞胎的發(fā)展，現(xiàn)在客戶可以在避免浪費的情況下進(jìn)行生產(chǎn)，無論是單個生產(chǎn)還是批量生產(chǎn)，”Reiter說道，“許多應(yīng)用難題因此迎刃而解?！?/p>

建立“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化”工廠

基于專業(yè)知識的共享，LCM和Neoception將網(wǎng)絡(luò)化、全球化的生產(chǎn)更推進(jìn)一步。這家新成立的公司是倍加福的子公司，是云網(wǎng)絡(luò)連接和物聯(lián)網(wǎng)方面的專家，開發(fā)了一個能夠在機(jī)器和數(shù)字化雙胞胎之間建立通信的接口：“為了確保連續(xù)的、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，我們與Neoception共同開發(fā)了一項云解決方案，來實現(xiàn)安全可靠地傳輸訂單和處理數(shù)據(jù)，”倍加福全球物聯(lián)網(wǎng)項目負(fù)責(zé)人BenediktRauscher說。

從訂單記錄到機(jī)器與其對應(yīng)的數(shù)字化設(shè)備間的安全數(shù)據(jù)交換，Neoception可實現(xiàn)所有相關(guān)的系統(tǒng)間連續(xù)實時的通信。傳感器數(shù)據(jù)通過NeoNeon云端不斷從機(jī)器傳輸?shù)侥M的生產(chǎn)圖中，數(shù)字化雙胞胎的過程優(yōu)化數(shù)據(jù)就可以安全地傳輸回機(jī)器?！斑@就為客戶提供了一種網(wǎng)絡(luò)化、柔性化的生產(chǎn)解決方案，無論工廠位置多遙遠(yuǎn)，”Rauscher解釋道。

跨界合作提升價值

網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)與數(shù)字化雙胞胎間的相互作用可實現(xiàn)無廢料的生產(chǎn)，并將工業(yè)4.0帶入日常生活中?！拔覀兊目蛻艨梢垣@得透明、智能、自適應(yīng)的機(jī)器，”Kunze熱心說道。“在面板彎曲中使用數(shù)字化雙胞胎只是一種應(yīng)用可能，”Reiter繼續(xù)說道?！懊總€行業(yè)都有自己獨特的問題，我們的技術(shù)可以采用到廣泛的應(yīng)用中，”他補充道。無疑，通過匯集各領(lǐng)域的專業(yè)知識，將為客戶提供真正的附加價值，并在各個層級提升透明度。