完美融合虚拟与现实的数字化双胞胎

作者:西门子(中国)有限公司 文章来源:MM《现代制造》 点击数:31 发布时间:2017-03-29
在“工业4.0”时代下,中国工业转型升级迫在眉睫,而以西门子“数字化双胞胎”为基础的数字化企业解决方案将是实现中国工业转型升级的切实之路。
完美融合虚拟与现实的数字化双胞胎

在“工业4.0”时代下,中国工业转型升级迫在眉睫,而以西门子数字化双胞胎”为基础的数字化企业解决方案将是实现中国工业转型升级的切实之路。

西门子凭借面向中国工业界的数字化企业解决方案,支持企业进行涵盖其整个价值链的整合及数字化转型,为从产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至服务的各个环节打造一致的、无缝的数据平台,形成基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像。西门子形象地称之为“数字化双胞胎”(Digital Twins),包括“产品数字化双胞胎”、“生产工艺流程数字化双胞胎”和“设备数字化双胞胎”,完整真实再现整个企业,从而帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试,而在生产过程中也可同步优化整个企业流程,最终打造高效的柔性生产、实现快速创新上市,锻造企业持久竞争力。

真正迈向“工业 4.0”的关键就是密切整合产品的开发与生产,西门子的“数字化双胞胎”很好地诠释了这一概念。多年以来,西门子一直致力于数控制造领域的仿真、虚拟机床以及工厂IT系统的集成。随着小批量、多批次的定制化生产趋势的发展,对整个CAD/CAM/CNC过程的需求也在日益增加,主要致力于将CAD/CAM信息无差错地转换为数控程序。德国CHIRON公司在其加工中心FZ12 MT中配用了Sinumerik数控系统,演示了数字化解决方案在当今实际应用中的价值。

对于采用西门子控制技术的机床,CHIRON在机床仿真中使用虚拟NC内核。该机床的控制系统与Sinumerik数控系统都使用相同的语言代码,产生仿真和试运转的精确虚拟画面(即数字化双胞胎)。相应机床环境中的所有操作序列都可得到实时描绘,并由Sinumerik 840D sl软件使用虚拟模型来控制。这样,在执行数控程序时,就可以识别序列和程序错误以及机床与刀具的碰撞,评估运动行为,并确定程序运行时间,从而显著提高实体机床后续加工的可靠性,最大限度缩短调整时间,尤其对于小批次产品更为有效。

为了生成尽可能精确的实际生产过程虚拟画面,采用了一种CAD/CAM/CNC集成解决方案,即ProcessLine,将过程链的虚拟部分合并到机床中,提供了完整机床外观的虚拟画面。西门子程序NX CAD和NX CAM构成集成化CAD/CAM/CNC过程的基础,而Sinumerik 840D负责在加工中心中跨越所有系统完成多任务处理。

从一开始就注重实施生产过程的数字化,在运行实际机床时就会获得一些决定性优势。数字化双胞胎也可在办公室中使用,用于设计生产过程的最优化策略,或执行在生产期间无法针对实际机床执行的分析。这可保证机床较高的生产率和可用性,并在该过程链中高效、无冲突执行数控程序,这种程序没有语法错误,过程可靠性比较高。通过在生产规划中采用数控程序测试,可提供机床运转的一对一画面。

西门子数字化企业解决方案涵盖了工业软件、工业通讯、工业信息安全以及基于数据的服务。这一平台将虚拟世界与现实世界完美融合成为一个联网“生态系统”,使过程工业和离散工业客户均可获益于产品与生产的整个生命周期内数据的全面集成,正是这种高度一致的数据集成使“工业4.0”成为可能。