双生数字化(Digital Twin)目的是模拟飞机与宇宙飞船的运作状况,提高任务成功率,以及合理延长使用寿命,同时减低维修经费。随计算机辅助设计与建模技术的进步,加上物联网收集各项设备的数据,双生数字化的应用范围逐渐扩大。
利用工程仿真为产品设计流程提供可靠的信息流,进而促进创新并降低产品开发成本,整合实际与虚拟的平台新技术-直译为双生数字化(Digital Twin),但这个名词其实不容易理解,或用“数字化模拟”来表达会更为恰当。
所谓数字化仿真就是将某个现实设备与器材,以IT科技制成完全相同的虚拟模型,以利分析实验;随科技进步数字化模拟的应用范围扩大,料将加速制造业革命。
“Digital Twin”是2011年美国航空太空总署(NASA)的论文中,首次提出的名词,目的是模拟飞机与宇宙飞船的运作状况,提高任务成功率,以及合理延长使用寿命,同时减低维修经费10.1寸工业平板电脑。
至于这个概念,早可回推到1960年代美国空j u n的机身结构管理计划(ASIP),实际记录每架飞机的运作状况与结构劣化状况,进行每架飞机的可用寿限管理,而不是使用时间一到就退役,除减少浪费外,还可避免已超过使用寿限的飞机继续飞行,危及飞行员生命。
而随计算机辅助设计与建模技术的进步,加上物联网(IoT)收集各项设备的数据,数字化仿真的应用范围逐渐扩大,比方GE(General Electric)的工业网络(Industrial Internet)概念中,就把数字化仿真科技应用在喷射引擎与风力发电机上安卓系统工业平板电脑。
风力发电机大的问题,就是使用过久造成的故障,因为风力会受地形影响,即使相邻的2个风机受风状况也不相同,所以GE就对每台风力发电机建立模型,以发电机上的传感器实时记录数据,估算零组件寿命,以利佳时机进行维修。
而在接收喷射引擎或风力发电机的实际数据进行仿真的过程中,也会陆续发现制造过程差异对每台引擎或发电机的影响,然后回溯安装在生产设备上,从生产阶段开始监测,提高模拟的精确度,并从中建立物联网平台Predix,改善制造流程。
数字化模拟技术成功的要点有三:
一,可在IT科技的虚拟模型中忠实呈现真实情况;
二,可随时接收新情报让模型与实际产品一致;
三,必须一对一对应,因为没有任何产品完全相同,纵使离开生产线时很像,但用户不同就会带来差异。
基本上,以GE的引擎及发电机这种高科技产品而言,要模拟现实仍有难度,但GE表示刚引进时模拟准度只有60%,但随技术进步,模拟精度逐渐提升,准度已逼近,则效果愈趋明显。
目前已有不少先进制造厂,投入数字化仿真技术与平台的研发,比方达梭(Dassault)以及IBM等,接下来如何利用物联网、人工智能(AI)、虚拟现实(VR)等各项先进技术,提高数字化仿真程度与扩大应用层面,值得进一步研究。
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