数字孪生的实施成本 vs. 产生的价值282
发表时间:2023-10-19 08:52 了解数字孪生和工业物联网(IIoT)技术如何协同工作。实施数字孪生有益于制造企业更好地优化生产运营和改进系统效率。 在很大程度上,工业物联网(IIoT)使数字孪生成为可能,更易于对工业运营、设备和系统进行优化。数字孪生和IIoT技术可以协同工作。实施数字孪生可以使工业运营和系统受益。 01 数字孪生的定义 数字孪生(Digital Twin),是真实世界机器、设备或过程的数字表示。但数字孪生不仅仅是仿真。数字孪生精确地复制了真实世界中的系统功能和行为。这种复制是通过数字线程实现的。数字线程是一种通信框架,它从与现实世界系统互连的平台中提取数据,并将这些数据馈送到数字孪生模型。 与数字孪生相连的系统,可能包括IIoT设备、计算机辅助设计(CAD)软件、产品生命周期管理(PLM)软件、制造执行系统(MES)和企业资源规划(ERP)系统。数字线程还允许用户在数字孪生模型上运行仿真,并根据客观、真实的场景、结果和数据做出决策。 如果没有诸如IIoT和基于云的数据管理等实时提供细颗粒度数据的技术,数字孪生将不可能实现,或者,至少效率要低得多。 02 数字孪生模型:细节程度 要使数字孪生模型发挥作用,需要细化到哪种程度? 简单地说,这取决于具体情况。数字孪生需要何种程度的细节,通常取决于用户期望实现的目标。在一个理想的世界里,数字孪生会精确复制整个制造过程,包括前端和后端物流。或者,在产品设计方面,数字孪生将复制从概念到构建的整个设计过程。对于大多数制造商以及使用数字孪生的目的来说,这样的细节既不现实也不可行。 在现实世界中,大多数数字孪生模型的实现都专注于特定的过程或产品。当使用数字孪生优化过程时,应将核心过程的信息,如过程时间、流程、数量以及拒收或返工率,输入到数字孪生模型中。如果可能,数字孪生模型还应包括核心过程上游和下游的一两个步骤。最重要的是,一旦确定了重点领域,就应在该领域内收集尽可能多的信息。 请记住,在使用数字孪生技术来帮助企业开发过程或产品时,数字表示是在产品或过程构建或实施之前创建的。因此,一旦物理系统就位,就必须更新数字孪生模型。如果不更新,数字孪生模型对真实世界系统的表示很可能是不准确的。如果使用一个不准确的数字孪生模型,可能会导致时间、精力,当然还有成本的浪费。 ▲西门子的仿真软件 ProcessSimulate,显示了机器人工作单元与 ABB 机器人的数字孪生模型。仿真面板用于查看和仿真运行编程软件的 I/O。 03 数字孪生模型更新的频率 为了维持正常功能,多久就需要更新一次数字孪生模型?如果现实世界的系统发生变化,数字表示就应随之更新,即使变化看起来微不足道。在制造或生产过程中可能会发生无法立即察觉的变化,例如零件打滑或随着时间的推移生产线速度降低。 拥有一个准确且最新的数字孪生模型,可以让参与者将现实世界的过程和结果与数字孪生模型预测的结果相比较。然后,用户就可以非常准确、可靠地确定问题发生的位置或原因。这是数字孪生技术应用主要的、持续的优势之一,即使在最初的设计、开发和调试完成之后,它们仍然具有相当的价值。 尽管在理论上,保持数字孪生模型的最新状态很简单,但一些制造商发现这是一项艰巨的任务,因为工业过程涉及的变量非常多,而且它们可能随时会变化。 04 自动更新数字孪生模型 更新可以自动进行吗?在初次采用数字孪生模型时,最主要的挑战来自通信和标准化。即使所有信息都可用,但它们存在于不同的设备中,如传感器、控制器、3D模型和ERP系统等。将信息转换为相同的格式或语言,聚合并将其传输给数字孪生模型,各个环节都面临着挑战。 虽然数字孪生的信息集成仍然是一个挑战,但机器学习和人工智能技术将有助于解决这些问题。现在,数字线程平台可以采集来自不同系统的数据,将其标准化,并在物理过程或产品与数字孪生之间提供无缝连接。借助自动化功能,数字线程可在很大程度上处理更新,尤其是在应用于单个产品或流程时。 然而,对于超大规模过程和整个工业运营,利用自动化进行数字孪生的更新更具挑战性。如果我们探讨的是一条完整的生产线或工厂,则需要将每个事件和序列的时间传递给数字孪生模型——而利用现有技术,很难从现实世界的组件和系统中提取这些信息。 考虑到这一点,让我们来看看目前数字孪生技术能为制造商真正带来好处的一些应用场景。 05 数字孪生适合的应用场景 数字孪生可以应用于几乎任何产品或过程。实际应用中,数字孪生也经常用于非制造业,如软件开发。它的真正价值,在于如何在产品、过程或系统的整个生命周期中使用数字孪生。 ▲许多机器人制造商提供自己的仿真软件,例如 Fanuc的 Roboguide 机器人仿真软件,可以充当数字孪生仿真。 可以在产品或过程的开发过程中使用数字孪生,以模拟设计、功能和工作流程。数字孪生在制造应用中非常有用,在这些应用中,有多个轴运动或过程同时发生或以紧密的顺序发生。 汽车行业装配线的数字孪生案例:零件可以在传送带上沿生产线向下游传送,多个机器人在不同的工位对零件进行操作。必须非常周密地协调和控制所有这些运动和过程,从零件装上传送带到卸载。如果零件在传送带上滑动,或者如果某个位置出现故障,这将会如何影响生产线的其余部分?或者,如果希望将传送带速度提高20%,用户需要知道机器人和末端执行器的循环周期需要如何改变,以与提速后的传送带匹配。可以通过数字孪生技术和仿真来解决这些问题。 产品或过程修改、测试的数字孪生案例:对于测试产品或过程的修改结果,数字孪生也很有价值。数字孪生让设计师和控制工程师可以测试各种场景和案例,而不会中断生产,也无需投资物理原型和测试设备。当最终迭代被锁定时,实施和启动会更快、更顺利,因为通常情况下在这个阶段需要解决的长长的“假设”列表已经被解决了。在这个场景中使用数字孪生,会消除过程中的大量不确定性和风险。 ▲该图展示了通过可编程逻辑控制器(PLC),从计算机数控(CNC)机器和机器人自动采集数字孪生数据的案例。 不确定性可能导致代价高昂的错误、时间和精力的浪费。这就是为什么数字孪生所带来的的经济价值,通常取决于在开发、启动和调试、整个产品或过程生命周期的修改以及故障排除过程中所节省(或可以节省)的时间和成本。 06 实施数字孪生的成本 实施数字孪生是否需要大量的成本和时间投资?关于实施数字孪生**的误解之一,是前期难以估量的成本和时间。事实上,数字孪生系统已经通过产品设计软件被设计为数字产品,或通过PLC被编程为控制系统。数字线程平台可以从各种设备引入3D模型、程序和所有数据,因此工程师和设计团队不必担心所有部件之间的数据传输和通信。 虽然数字孪生需要有前期投资,但它可以节省大量的设计、编程和配置时间,并可以预防掉入“陷阱”和最后关头出现灾难性问题。这些优势,再加上模拟变更和故障排除等长期好处,要远超数字孪生所花费的前期时间和成本。 PLM快消食品SKU管理全指南:配方、包装、标签、合规、版本、渠道、敏捷开发与ERP集成快消食品行业的竞争,本质上是“产品迭代速度”与“数据管控精度”之间的博弈。一款薯片可以在三个月内从概念走到货架,也可以在三天内因为标签配料表印错而被全部召回。PLM要解决的,正是让这种“快”不失控,让“多”不混乱。一、食品快消行业的产品特点理解PLM如何管理快消食品SKU,必须先理解这个行业的产品特性。...
2026-09-22
PLM实施如何避免项目失败?风险点、全周期风险控制过去二十年,行业普遍把PLM建设等同于软件系统建设,默认重心放在功能配置,忽视了PLM的内核是产品数据秩序,软件只是载体。行业里流传“90% PLM项目失败”的说法,严格来讲并非经过严谨统计的精确数字,更多是一线从业者的体感归纳:真正能够实现产品数据**可信源、深度支撑研发业务的项目占比并不高;大量项目可以完成合同验收,但业务价值并未真正释放...
2026-09-18
管材行业PLM订单BOM参数化快速解算与智能报价应用研究管材制造行业正经历着一场深刻的数字化转型。从传统的劳动密集型生产到如今的“未来工厂”,数字化手段正在重塑这一行业的每一个环节。在这场变革中,PLM(产品生命周期管理)系统扮演着越来越关键的角色,尤其是在订单BOM的快速解算和精准报价方面,正成为管材企业提升核心竞争力的核心工具。一、管材行业的生产特点:离散与流程的混合体管材行业的生产模式...
2026-09-02
原理图到底该不该带物料号?思普PLM电子物料管理从匹配到模块化全解析电子物料管理,到底能不能别再折腾硬件工程师了?现在的电子产品,基本是一个电路板打天下。不管是扫地机器人、车机大屏还是医疗内窥镜,核心都离不开PCBA。思普软件长期服务于全球领先的离散制造企业,创造性提出了产品平台化、订单设计配置化的指导思想,实现了结构设计、电子设计、电气设计、软件开发管理的高度解耦。但硬件工程师最头疼的往往...
2026-08-05
都在聊"AI+制造",但真正卡住企业的还是那套老数据上周跟一个做非标设备的朋友吃饭,聊起他们公司的数字化进度。去年上了MES,今年老板又催着上PLM,口号喊得响——"打通数据孤岛"、"构建研发制造一体化平台"。结果呢?ERP里跑着三套BOM,工艺部门用Excel管版本,设计改个图得在微信群里吼三声才有人响应。这不是个例。大部分的中小制造企业,十个里有八个卡在同一个地方:产品数据的一致性。说句...
2026-05-27
双原生、智能体、数字主线:2026年PLM的五大生产力觉醒“云原生是骨架,AI原生是大脑。” ——2026年的PLM市场正从文档与流程控制的效率工具,向工程、制造、质量与供应链协同运作的"中央神经系统"跃迁。虽然未来看似充满技术博弈,但PLM的"道"始终未变——用最精准的数据、在最正确的时间、给最需要的人、做最恰当的决策。变的只是AI原生的智慧、云原生的敏捷以及可持续的远见,为这条"道"赋予...
2026-05-14
OpenClaw (龙虾)+ PLM:下一代工业软件正在从“系统”走向“智能体” 在过去二十年里,制造业的软件体系经历了一次深刻变革:从CAD到PLM,再到ERP与MES,企业逐步构建起覆盖产品全生命周期的数字化系统。 但一个关键问题始终没有被真正解决:这些系统很强大,但它们不会“自己工作”。一、PLM的瓶颈:从“管理系统”到“执行系统”的断层 无论是汽车、航空...
2026-03-31
仿真数据、PLM与数字孪生:智能制造时代的数据治理与价值演进仿真软件如今已深度融入中国制造业的核心研发与生产环节,其价值正从“辅助验证”向“驱动创新”转变。随着仿真软件的应用的越来越广泛,企业会有大量的仿真数据,那么这些数据又该如何应用PLM进行管理呢仿真数据是数字孪生实现预测与优化功能的“大脑”。PLM对仿真数据的管理已超越简单的文件存储,演变为结构化的、流程驱动的全生命周期治理。结构化数...
2026-02-06
数字孪生驱动的PLM变革:从数据管理到虚拟共生,重塑产品生命周期从数据管理到虚拟共生:数字孪生驱动的PLM革命当一台远在新疆风电场的风机叶片振动数据,触发千里之外设计中心的仿真预警,并自动成为下一代叶片优化参数时,制造的本质正在被重新定义。数字孪生驱动的PLM不再是存储CAD图纸的文档仓库,而是产品全生命周期动态虚拟映射的核心,它能无缝连接研发、生产与市场,形成一个感知、决策与进化的智能闭环...
2026-01-19
参数化设计:PLM系统如何赋能企业实现降本增效与大规模定制在当今竞争激烈的市场环境中,企业面临着产品个性化需求高涨、产品生命周期缩短、成本压力巨大的多重挑战。传统的“一图一设计”模式已难以应对。此时,将参数化设计 与产品生命周期管理(PLM)系统 深度融合,成为企业实现数字化转型升级、构筑核心竞争力的关键路径。一、 什么是参数化设计?参数化设计是一种基于逻辑规则和关联关系的设计方法。设计师不...
2025-11-13
PLM系统架构深度解析:全面对比C/S、B/S与混合架构的优缺点、场景与未来趋势解构PLM系统开发的核心,它管架构:从C/S、B/S到混合模式的演进与未来产品生命周期管理(Product Lifecycle Management, PLM)系统是现代制造业和产品理着从产品概念、设计、制造、销售到最终报废的全过程数据和流程。支撑这一复杂系统的“骨架”是其底层技术架构。不同的架构决定了系统的...
2025-09-25
思普PLM系统:企业问题管理与研发成果知识化的双引擎解决方案在现代企业的生存与发展历程中,两大核心驱动力至关重要:一是高效解决问题的能力,二是有效管理研发成果的能力。问题的产生如同海浪般永不停息,而研发成果的积累则是企业智慧的结晶。两者共同构成了企业核心竞争力和持续创新的基础。思普产品生命周期管理(PLM)系统,为企业提供了整合问题管理与研发成果的一体化平台,通过系统化的流程和方法,将挑战...
2025-08-28
思普PLM数据大屏:实时监控研发全流程,高效优化资源分配与项目决策数据可视化让研发管理从“经验驱动”转向“数字驱动”,思普PLM的数据大屏正成为制造企业研发中心的智能指挥中枢。深夜的研发中心,大屏上跳动着红黄绿三色信号灯——红色标注的变更申请在停留2小时后触发了自动提醒,黄色警示的零件借用率突破阈值,绿色闪烁的新项目任务自动派发到工程师终端。与此同时,一条预警提示弹出:某项目关键路径节点偏离...
2025-07-28
PLM系统重塑包装印刷业:刀模管理与BOM优化实战指南包装印刷行业是典型的“订单驱动型”离散制造业,但其复杂性远超普通制造业:设计制造一体化:包装设计(结构、图案)直接决定生产工艺与物料强定制化:订单高度碎片化,“一客一稿”是常态多技术融合:结构设计、印刷工艺、材料科学、后道加工交叉短交期压力:从设计到交付周期压缩至极限版本管理复杂:同一物理结构需支持无数印刷变体一、传统管理痛点 vs PL...
2025-06-26
PLM系统如何赋能高端有源医疗器械研发?国产替代的数字化引擎 ——从心脏起搏器到医疗机器人,解析PLM在合规管理、协同设计、生产追溯中的落地实践有源医疗器械作为现代医疗科技的尖端领域,融合了电子工程、生物材料、软件算法等多学科技术,其代表产品如心脏起搏器、...
2025-06-19
流程化工企业如何通过PLM实现配方安全管理?深度分析 配方安全是流程化工行业的生命线。面对日益严峻的竞争环境和内外部安全威胁,传统的手工管理模式已无法满足现代企业的安全需求。在这个背景下,PLM(产品生命周期管理)以其强大的数字化管理能力,成为守护配方安全的利器。本文将深入探讨PLM如何通过精密的权限管理体系和智能化的数据安全机制,构建起全方位的配方防护体系。 一、精细化权限体系:筑牢...
2025-05-13
军工企业如何破解数据孤岛?思普PLM系统数据安全与标准化管理深度解析一、军工行业信息化痛点与思普PLM的适配性军工行业在信息化建设过程中面临数据孤岛严重、多系统协同困难、保密要求严苛等核心挑战。根据国防军工信息化发展三阶段理论,当前正处于大数据建设阶段,亟需解决系统互联互通与数据共享问题。思普PLM系统通过BOM全生命周期管理和多学科一体化协同平台,实现了设计、工艺、制造数据的全流程贯通,有...
2025-04-30
PLM系统BOM管理全解析:EBOM、PBOM、MBOM协同机制与应用场景在制造业中,EBOM、PBOM和MBOM是贯穿产品全生命周期的核心管理工具,三者分别对应设计、工艺规划和生产阶段,共同支撑企业高效协同与数字化转型。以下从定义、区别与联系、作用、PLM系统的管理方式及其优势等方面展开分析。 一、EBOM、PBOM、MBOM的定义与核心作用 1. EBOM(工程BOM...
2025-04-27
博弈风云:中美贸易战催生出口企业数字化破局——PLM降本增效突围之路在全球化深入发展的今天,国际贸易不仅是各国经济繁荣的重要引擎,也成为政治博弈的高地。近几年来,中美贸易战不断升级,对全球产业链、供应链及企业经营模式产生了深远影响。正是在这种背景下,出口企业面临着前所未有的压力和挑战。与此同时,数字化转型已成为企业自救和提升竞争力的必由之路。本文将系统梳理中美贸易战的背景与发展,剖析贸易战对...
2025-04-10
PLM系统是数字化转型的“第 一块积木” 在数字化转型浪潮下,企业信息化建设已成为提升核心竞争力的关键。然而,面对ERP(企业资源计划)、MES(制造执行系统)、CRM(客户关系管理)等众多系统的选择,许多企业陷入“先建哪个系统”的决策困境。优先建设PLM(产品生命周期管理)系统 是打造企业数字化基石的战略性选择,并深入探讨其必要性、数据管理逻辑及对整体业务链的辐射价值。 一、为何优先...
2025-04-03
|