随着新一代信息技术的发展,如何实现智能制造正成为各国需要解决的问题,而如何实现制造的物理空间和信息空间的数据互联互通是其中的核心问题之一。数字孪生技术是解决该问题的有效途径之一。
什么是数字孪生车间
车间是制造业的基础组成部分,如何实现智能车间是目前关注的热点,数字孪生车间是实现智能车间的有效方法之一。陶飞等提出了数字孪生车间的概念,并且认为数字孪生车间是未来车间发展的新模式,以此来解决物理空间和信息空间交互融合等问题。
数字孪生车间分为物理车间、虚拟车间、孪生数据和车间服务系统等四个部分,其目的是实现对物理车间的运行等方面进行一定的指导,如实现车间监控、物流指导、故障预判、设备维修及设备维修教学等。
虚拟车间、数字化车间、数字孪生车间的比较
目前,智能车间技术已经从原来的物理空间拓展到了信息空间,其间出现了新的车间相关概念。
虚拟车间是物理车间在信息空间中的映射,其包括对物理车间全部生产要素的物理刻画和行为表述,是通过车间现场数据进行驱动的模型,能够直观地展现物理车间的运行状态。
数字化车间是数字化、网络化等技术在车间中的综合应用,利用数控设备与信息管理系统的集成,实现对生产计划的控制和执行,以提高系统柔性和设备效率。而数字孪生车间是数字孪生技术在车间中的应用,包含虚拟车间和数字化车间,其主要是通过物理车间和虚拟车间之间的双向映射交互,利用数字孪生数据驱动数字孪生车间进行迭代优化运行,实现车间的生产和管理
数字孪生车间既包含了虚拟车间,又包含了数字化物理车间。虚拟车间缺少对实时数据的采集,只能够虚拟化地表达车间模型,难以对车间的实时状态进行表达。而数字化车间实现了车间数据的采集,但是由于缺少有效的车间虚拟模型,降低了对数据的利用率,且车间管理系统和物理车间之间难以进行实时的数据交互。
数字孪生车间能够有效地将两者进行结合,实现信息和物理空间之间的数据融合问题。对于数字孪生车间应用而言,目前所需要解决的问题之一是信息空间和物理空间之间的实时数据传递问题,因此在数字孪生车间的构建中加入工业互联网平台。通过工业互联网技术的快速数据传递和实时数据处理功能,解决数据交互延迟等问题。