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贝加莱自动化学院院长:数字孪生将彻底改变机器和过程开发策略

作者:www.cechina.cn2019.10.09阅读 695

  作者介绍

  贝加莱总部自动化学院院长
  Franz Enhuber先生

  Franz Enhuber是在自动化行业深耕了37年的资深专家,他不仅有非常丰富的产业实践经验,同时也有着高瞻远瞩的视野和格局。
  9月26日,2019年度贝加莱用户会议上,Franz Enhuber先生做了《创新驱动未来自动化》的主题演讲。他指出,数字孪生(Digital Twins)将成为新机器设计策略的使能者,将彻底改变机器和过程开发策略,在整个生命周期内为你的产品提供支持。为了让您深入了解Franz Enhuber先生的前沿观点,我们根据现场演讲录音整理翻译成中文版文字实录,希望能给您带来启发。
  以下为演讲实录全文:
  早上好!女士们和先生们,很高兴跟大家来讨论下自动化的愿景,自动化的未来以及一些发展趋势。当我们在考虑行业和需求时,大多数人相信这里拥有太多的话题。但事实并非如此,这些行业正在寻找他们想要将创新带入市场的共同的目标,以确保他们在自己的层级上取得成功。因此,当我们谈论这些的时候,每个人都对生产力的质量,对未来的投资感兴趣,然而市场却是由消费者驱动的。

  很多的消费者的变化是非常快的,所以敏捷以及灵活对于整个公司是非常必要的一个特征。如果使用一些已有的技术,并对新的技术采取一种开放的态度,这将会对您未来的投资提供一个保证。就如刚才我们肖总所说的,在这样的市场上,如果我们只是为客户提供硬件的话,这个不能满足客户的需要,我们要提供一种解决方案。用这种解决方案,但是又不适于定制化来实现我们的速度和创新。
  技术变化的速度现在是非常快的,而且现在整个生产的一个需求,以小时为单位发生变化,提供的产品也是以这样的速度推入到市场公司。在大多数情况下,我们的技术创新都集中在产品硬件上,但是人和工程师这块是非常重要。比方说我们在讨论IT和OT的时候,我们需要解决的是,比方说有带宽的问题。但是对于不同的期望,我们的具有不同能力的这样一些工程师,他们会坐在一起去找到一个这样的一个解决方案。

  对于我们未来的一个挑战,我们怎么保证以后我们的知识在20年之内仍然可用。对于我们产品的生命周期的一个管理,它更多的情况下和物理产品是没有关系的,它更多的是员工的一个管理。它作为一个决定性的因素,能为了支持这样的一个生命管理,我们所有这种级别上的一个应用性对我们产品来说是非常重要的。我们的整个技术,必须要支持在整个研发过程当中,但是我们也必须要把这样一个技术用到我们机器的一些操作上。易于使用,最会使我们能够更快提供更多的一些安全性以及效率。对于员工的培训这块是非常困难的,所以如果在我们的研发中能考虑到应用的这样的一个程度,这将大大降低我们对于操作人员的支持的一个投入性。它的一个兼容性对长期产品战略的这样一个承诺,这会使你的投资具有更好的一个可持续性。

  如果你不知道你自己的一个目标控制工程网版权所有,那么怎样才能找到一个正确的一个方法呢?换句话说,您必须先要定义您的目标。在投资和时间的方面去优化,来达到你完成目标的这样的一个方法。我们可以说对于梦想和愿景这两个概念有时候是非常相似的,但是对于梦想来说,它只是一种想象力,它没有一个清晰的结构去表述如何去实现这样的一个梦想。但是对于目标来说,整个愿景是非常清晰的,在整个实现的目标当中,它所有的节点这些都是可控的。对于创新来说是未来所必须的这样一个过程,寻找正确的创新产品和过程,这是一个长期的一个调整。
  我们无论要做什么样的一个工作,我们必须要有正确的方式去管理我们的这样的一个创新的一个项目。我们必须注意我们整个成本,并且控制我们去实现这样的一个创新,以及想法所带来的一个风险。

  当前数字化孪生是一个非常热门的一个概念,具体化以及形象化点,是指要把我们的想法以及创新的点子变成现实的一个首要的一个任务。数字化在这儿是一个比较好的选择,可以解决这样的一个需求。为什么呢?因为大多数的人可能都是一个视觉导向的这样的一个人。相对于文本,人们可以更好地理解影像和图片。对于仿真,我们可以借助它来帮助我们更好,或者更详细的去了解这样的一个想法。数字化孪生就是您的愿景的一个模型,在软件当中,我们可以随时随地按照需要去进行一个仿真。我们可以只需要针对您的一个想法去建立相应的一个数字模型,然后进行仿真。但是如果是一个真正的一个机械的这样的部件,或者说是模型,那么只能够选择所有的都做都实现,或者说都不做,你没有办法去进行之间的这样一个妥协。如果你能够改变当前的一个观念,那你会得到一个完全全新的一个想法。

  对于这样的一个数字化转型带来的最大的一个好处,它是什么呢?你可以在一个公司中启动一个新的项目,你可以把这个项目所有相关的这些人都可以相同的条件参与到其中。你不需要去考虑这些人,他的一个站在整个项目当中,它所占的这样的一个比重或者想象力,这些都不是非常的一个重要。另外的话,数字化孪生它可以允许分阶段的,分组织的这样的一个进行开发,会使得你整个反馈的这样一个回路变得更加高效,各个级别的团队,它的接受度都会大大提高。
  观念的一个改变,每次都会提出新的一个问题,这些都会引导或者导出一个新的这样的一个想法。这个团队在讨论的过程当中,每个人他都会提出不同的这样的一个问题,这个是对整个我们的创新是非常有帮助的。
  接下来我将会给大家带来一段我们奥地利生产制造方面的一个新变化的一个视频,产线的名字叫做通用组装线2020。我们来看一下它能够做什么。对于这条组装线,我们定制的一个目的是期望它能给我们的客户制作批量等于1,也就是单批量的客户定制的一个控制系统。我们很多客户都会从我们这边订购定制化的产品,他们的批量是只有一个。如果我们将机器人,人和Trak系统都集成在一起,它们之间的相互合作,那么能给我们客户带来批量为一的这样的一个产品。
  为什么要投资这样的一个虚拟化的通用制造线2020呢?这是为了我们能够提供更有效的解决方案。一般来说,我们可能需要不同的部门,具有不同的学科,具有不同的知识的人,他们来共同努力才能够达到。我们希望在一个非常早期的,在项目的开发的一个阶段,来自于整个机器的制造商,我们的流程的整个的最终的所有者,包括我们的服务工程师或者说操作员,我们都能够提供他们相应的这样的一个意见。

  将数字化孪生和他一起工作需要付出额外的一些工作吗?当然了在我们工作的流程上会发生非常多的一个变化,但是更多的话我们应该说是我们的心态上。因为虚拟或者说模拟它的一个基础是我们机械的一个图纸,那么这些图纸在我们的生产制造机械临近的过程当中,这个是必须的,没有它的话无法制造这些零件。但是不同的是,如果你只是需要仿真,或者说模拟其中的某些步骤的话,那你只需要这些步骤的,或者说这些部分的一些图纸就够了。这些工作我们是可以逐步进行的,但是在真正的机械或者物理上,这个是不可能做到的。在细节上我们可以花费比较大的一个时间CONTROL ENGINEERING China版权所有,我们可以投入到仿真当中的某一个具体的一个细节,在整个设计过程当中,我们就可以进行一个比较复杂或者说清晰的一个讨论。

  这些是我们整个工程投资或者是研发当中的一部分,无论如何这个都是将来我们需要做的,而且尽早发现新的需求,能够尽早、更快、更高效、高速的引入我们的新技术。虚拟现实以及增强现实这个技术,在我们当前工业的情况底下应该说也是会变的有些帮助。在现在的其他的一些行业www.cechina.cn,比方说在汽车维修这个行业当中,我们已经看到增强现实在其中的一些使用。当然技术人员也可以在其他的一些智能设备以及其他领域使用这项技术。当前这项技术还是有一定限制的,比方说我们的这些增强现实的眼镜。它的接受度还不是很高,整个眼镜非常笨重,然后视角太有限,操作时间有限,在光线比较强的情况底下也可能比较难用。但是对于AR和VR的软件,现在是非常强大的,那么在一定程度上它是非常容易使用。而且近些年来我们硬件的一个计算能力,以及算法有了一个非常大的的改进,它可以提供不同级别的一个仿真。
  总而言之这项技术是马上就可以实现,或者说是即将到来的一个技术,并不是说只存在于其他的一些领域。那么这块我觉得我们需要对此进行软件上的一个投资,要打破我们整个工业行业的低谷,我们就需要对我们的硬件或者软件进行一个改进。
  这里也给大家带来一个例子,这是一个包装线,是一个虚拟仿真的,这个女式使用的是一个虚拟现实的一个镜头,就是VR。她站在一个空旷的一个房间里面,但是他带的镜头就把一个包装线渲染到用她原来那个尺寸使他能够看到。他现在在操作整个的机器,她刚才可能就把机器的整个自动的一个模式,她可能先暂停了,并且操作了一个弓箭,把它放到了传送带上,然后再启动了自动。

  你现在看到的视频就和刚才不一样,这个是一个增强现实的一个技术,你看到的这个是一条生产线,是一个简化的一个模型,适用在我们给客户培训当中的。如果是真正的一个物理的这样的一个系统,你很难说给到每一个人,因为他的数量可能是有限的。但是如果我们能用这个模型,他就是很容易能够在,比方说在这个例子里,我们就直接在办公室里就直接使用了,他把我们模拟的这样的一个模型和周围的整个的现实的这样情况结合在一起。在这个例子当中,我们就把现实世界和虚拟世界做了这样的一个结合。这个使我们整个的体验能够更加好。

  在整个工业4.0里面,数字化转型是一个热门话题。在研发过程当中,数字化孪生会推动这个过程去发展,将调整我们的一个发展的一个策略,让我们的研发变得更加快,更具有成本的这样一个收益性。数字化孪生在不需要投资物理的硬件下,就可以验证我们这样的一个想法,整个机械的设计的过程和电气以及自动化,他们这些不同的工作,他们都可以同时保持这样的一致,在我们的数字化孪生当中,他们是可以同时进行的。我们大多数的人在开发中都会经历这些需求的变化控制工程网版权所有,这个就是将来的一个目标。数字化孪生就会帮助我们变得更加敏捷,能够提高我们研发的这样的一个效果。

  如果你有一个新的想法,我这边给大家举一个例子,比方说我们在设计机器当中,我说我需要去识别我这样的一个产品。这在当前也是一个非常热门的话题,是一个非常大的变化。在机器视觉这块的一个投入,无论是为了提高我们在市场当中,我们设备的一个差异性,或者说为了需要我们机器更高的一个灵活性,视觉给自动化带来了非常多的一些东西。越来越多的我们的应用,我们要求能够比方说跟踪我们的机器。比方说我们贝加莱的这个集成的视觉系统,就可以获得其中的这部分的一个功能。比方说我们要打印或者说包装的时候,我们的视觉的测量的功能将有助于改善我们整个质量的一个监控和视觉的一个分离。那么使用这个识别系统,你可以去节省我们传统使用的,比方说接近开关,或者说光幕这块的一个成本。另外集成将影响我们整个,比如说物流传输系统当中的整个物料流这样的一个概念。

  我们如果再回到数字孪生,我可以说这不仅仅是一个研发当中才需要用的这样一个方法,它能够支持您整个产品的一个全生命周期。在一个产品的生命周期不同的阶段,它需要有不同的这样的一个要求。在这个过程当中,数字化孪生的一个投资,可以给你得到更多的一个收益。比方说在做定制产品的时候,在早期设计的时候,你可以利用数字化孪生与客户分享你的想法,这是非常有帮助的。另外整个反馈的一个回路会变得更加高效,在研发中会减少误解的一个可能,并且使得我的解决方案尽可能的和我的期望接近。
  对于现有的机器的话,数字化孪生能帮助我们的销售团队和客户进行讨论,即便是在展览会上。因为你的真正的机器是受限的,或者说是没有办法去进行完整的一个动作或者说工作的一个展示,但是如果使用数字化孪生这样的一个虚拟的这样的技术,你可以去展示机器的所有的功能。对于服务工程师或者说是操作员来说,使用数字化孪生来进行虚拟的仿真的一个培训,这个吸引力是非常大的,因为所有人他都同时可以在这样的一个仿真环境底下进行工作,而不需要很多人去征用这样一个或者只有几个叫实际的物理的设备。而且它可以随时随地的模仿真正的机器,去模仿他们的一些出错控制工程网版权所有,而且在整个培训当中它是非常安全的,不会有任何的危险。

  在我们做任何决定之前,其实这些决定大多数都是一个妥协的一个结果,这些妥协其实是为了我们能够评估优缺点,并且能够达到最佳的一个方案。可视化是评估或者说考虑这块的一个最贴心的一个方法,在现实的这样的一个事件当中,整个相关的这些利益方都有不同的优先级和特定的一个需求。一个比较好的一个点子或者一个主意,但是会因为最终产品的一个成本的一个原因,而导致整个计划的失败。对于从真正的硬件上来讲,因为物理上的一个限制,包括比方说速度,对能源的需求,加热或者说材料,其实最终也是一种妥协,会最终折中会得到最终的一个结果。这些对于我们整个机器的一个设计,这块的一个责任度就是非常高的。

  另外一些非常前沿或者说尖端的一些技术,到目前为止我们都还没准备好,但是我们应该对此做好相应的一个准备,去把它应用到我们当前的设备当中。从最初的共享到最终的工厂中,如果能够成功的生产,这块我们有非常长的一条路要走。当我们不知道这个目标,我们不明确目标的话,我们是找不到正确的一个方法的。所以整个机器设计当中它的一个可视化以及自动化,这块能非常好的帮助我们去了解我们机器以及生产过程当中的一个复杂性。
  数字化孪生将给今天以及未来的发展提供捷径,缩短整个的投资,或者说我们的研发时间,降低我们的成本。
  最后我是孔子的一个粉丝,他在几千年前所说的话“凡事预则立不预则废”,到现在其实都是有用的。自古以来我们说都存在着梦想、愿景和想象力,这些原则都没有变。我这里想说,如果我们有一些策略,没有这些准备的话,我们就不会成功。谢谢大家!


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