【中國傳動網 企業(yè)動態(tài)】 “工廠規(guī)模空前，'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，金屬板彎曲機整齊地排列著。而在世界各地每天開發(fā)和制造無數(shù)機器進行精密工作的工廠中，不斷涌現(xiàn)新的技術，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)字化技術營造的與現(xiàn)實世界對稱的數(shù)字化鏡像。“數(shù)字化雙胞胎”將現(xiàn)實世界中復雜的產品研發(fā)，生產制造和運營維護，轉換成在虛擬世界相對低成本的數(shù)字化信息，進行協(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。“在彎曲金屬板時，有兩個關鍵因素，”Salvagnini首席技術官(CTO)WolfgangKunze說：“采用的材料和機器本身，都是決定彎曲效果的關鍵。”最重要的是每塊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。“這意味著，當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。”他這樣補充道。

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

Linz機電一體化中心(LCM)有限公司銷售主管ManfredReiter對此表示贊同：“若機器進行重新參數(shù)化，這些額外的工廠停機時間其實是非常昂貴的。”Linz開發(fā)人員經常與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大批量產品外，還生產小批量產品，他們希望能夠在世界的各個角落都控制其生產活動。“作為機器制造商，每天都會遇到全新的挑戰(zhàn)，”Kunze承認，“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電一體化領域中的原因。”

當夢想成為現(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，更標志著一場革命。這是一種全新的技術，有助于將共同的愿景變?yōu)楝F(xiàn)實：實時材料檢測技術MAC2.0(材料狀態(tài)校正的簡稱)。

所采用的材料和機器本身，都是決定彎曲效果的關鍵因素

“數(shù)字化雙胞胎”應用實踐

新技術究竟是如何發(fā)展的呢?“使用有限元法(FiniteElementMethod，F(xiàn)EM)，我們已經模擬了機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。“通過這種方式，我們創(chuàng)造了一個材料和機器的數(shù)字化雙胞胎，模擬映射了整個彎曲過程。”LCM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。“通過MAC2.0，我們可以將高度復雜的仿真模型，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，將其與有限元結果進行比較，并彌補出現(xiàn)的任何變化。這樣，機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，進行定位和面板厚度檢測等任務，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，最初機器彎曲比通常稍慢。根據(jù)確定的值，自動重新調整機器中所有執(zhí)行器的參數(shù)。一旦確定材料和機器的特性，就以正常速度進行彎曲。結果表明：無論面板的數(shù)量、厚度或材質如何，彎曲成形的精度都是±0.9°。“這個數(shù)值只有市場上典型偏差的一半，”Reiter這樣說道，“只需要預先設定面板的類型和厚度，并且面板的測量彎曲程度必須達到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)。”

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器狀態(tài)的精確概述，意味著無法預見的參數(shù)化和后續(xù)工作現(xiàn)已成為過去——這是預測性維護優(yōu)勢的一個真實示例。“隨著數(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行生產，無論是單個生產還是批量生產，”Reiter說道，“許多應用難題因此迎刃而解。”

建立“數(shù)字化、網絡化、柔性化”工廠

基于專業(yè)知識的共享，LCM和Neoception將網絡化、全球化的生產更推進一步。這家新成立的公司是倍加福的子公司，是云網絡連接和物聯(lián)網方面的專家，開發(fā)了一個能夠在機器和數(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)網項目負責人BenediktRauscher說。

從訂單記錄到機器與其對應的數(shù)字化設備間的安全數(shù)據(jù)交換，Neoception可實現(xiàn)所有相關的系統(tǒng)間連續(xù)實時的通信。傳感器數(shù)據(jù)通過NeoNeon云端不斷從機器傳輸?shù)侥M的生產圖中，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器。“這就為客戶提供了一種網絡化、柔性化的生產解決方案，無論工廠位置多遙遠，”Rauscher解釋道。

跨界合作提升價值

網絡化生產與數(shù)字化雙胞胎間的相互作用可實現(xiàn)無廢料的生產，并將工業(yè)4.0帶入日常生活中。“我們的客戶可以獲得透明、智能、自適應的機器，”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用可能，”Reiter繼續(xù)說道。“每個行業(yè)都有自己獨特的問題，我們的技術可以采用到廣泛的應用中，”他補充道。無疑，通過匯集各領域的專業(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。