AR工业应用-一文读懂为何现代制造业急需数字孪生和AR远程协助？（二）

AR工业应用-一文读懂为何现代制造业急需数字孪生和AR远程协助？（二）

制造业的数字孪生

完整的数字孪生支持产品生命周期，包括产品设计、可生产性、所有车间活动以及使用。制造业数字孪生负责处理与制造相关的生命周期部分。对于数字孪生来说，要达到它所能提供的生产效率的潜力，需要对整个流程或甚至工厂进行建模。这样就可以对整个生产系统进行分析，确定可以改进的地方，甚至预测将会发生什么。从历史上来说，MES曾提供过一些这样的服务，但人们仍未广泛了解数字孪生的全部潜力和应用。

数字线程

数字孪生将系统的虚拟部分和实际部分分开。但是为了更好的反映车间，需要将虚拟和真实联系起来。这就是是数字线程的用武之地。

那么问题来了，什么是数字线程呢？

数字线程指的是通信框架，实际上可以把它看成一个信息结构，它集成并推动现代设计、制造和产品支持流程，包括从设计工程开始并贯穿整个生产链的产品和流程定义。数据流包括质量需求、合规性、规格、测试结果、维护计划等，还包括反馈循环，如经验教训、计划与实际处理结果的对比。在这整个产品生命周期内，它能够使得相互连接的数据相互流动，并且整合其中有用的数据，这个概念超越了传统的孤立观点，打破了信息孤岛，从而也就实现了上文所说的将真实和虚拟联系起来。

数字线程服务于数字孪生，有助于维护其模型并提供有效的数据反馈。反过来，数字孪生贯穿于整个数字线程，确保数据集的组织性，并且符合实际情境。这些共同构成了工业4.0生产模型所需的结构。

拥抱数字孪生的好处

对于制造业企业来说，数字孪生为生产提供了许多好处。首先，它提供了对整个工厂的完整的可见性，使上至管理者、下至基层员工，对于工厂的性能更有信心。其次，它提供的流程视图清楚地说明了管理者应该关注哪些方面，以及可以在哪些方面进行持续的流程改进。最后，它实现了智能资源的实时分配，为虚拟现实和增强现实等技术提供了完整的实时数据，提供了一个清晰的基础。

随着数字孪生和工业4.0为企业提供的不断改进的生产流程和更高的生产效率，企业自然能够在市场中更具竞争力。此外，它们也被用来为企业创建新的业务线，提供优质产品以及更快速地推出产品。

从MES到制造业数字孪生

如果企业有一个可以通过实时输入来跟踪和控制生产制造过程的MES（制造执行系统）系统，那么它已经有了向数字孪生转型的基础。

MES的目的是提高生产能力和降低成本。它确保生产质量、对过程和过程步骤的严格控制，并且有足够高的灵活性，以更快地响应市场需求，减少新产品的引进时间。它还能够跟踪制造过程，提高可见性，控制和记载生产过程，以实现更大的生产产能优化。

许多公司已经有了MES，因此从定义上来说，它们已经具有了数字孪生的某些特性。然而，为了更好的利用工业4.0和IoT，这些公司还需要一个物联网平台，一个用于可视化的数字孪生体，以及增强现实等其他功能。问题是，如果不使用通用语言和平台进行集成，它们就会成为孤立的解决方案，在集成和维护需求方面将会有巨大的开销。

现代MES是一个数字孪生平台

对于拥有现代MES解决方案的公司来说，这个平台从一开始被设计成可以利用物联网和工业4.0的潜力，因此可以在这个平台上构建一个数字孪生的模型。所有制造业的实体对象都具有三个要素：物理位置；一个状态；和其他参数。所以MES系统需要实现的第一层是x y z坐标;状态模型;和用于存储参数值的数据集。然后，需要在屏幕上为操作员提供这些信息，并在真实世界发生变化时实时更新这些内容。第一层是工厂车间的2D模型，以数字格式提供操作的简单概述，并实时收集和更新信息。但是，3D模型为用户提供了更大的潜力和真正的交互体验。

创建3D视图的方法有很多。可以在MES中创建3D形状，并将其与真实世界的对象(包括设备、容器、产品甚至人)关联起来。也可以上传工厂蓝图，以提供可以放置3D对象的布局。与此同时设备信息可以从诸如Excel之类的包中加载，并与屏幕上的3D实体快速关联。

数字孪生的层次

数字孪生可以有许多层来满足个人和业务需求。在最高层，这可能是多个工厂的全局视图。然后，用户可以通过这些层查看各个工厂、生产线或设备的各个部分。商业智能卡还可以集成到数字双屏中，显示关键性能指标，如总体设备效率(OEE)、平均故障间隔时间(MTBF)等。

写在最后

制造业的数字孪生提供了一定的可视性，可以清楚地看到车间里正在发生的事情。这是一个了解问题所在、可以在哪里进行改进以及如何更好地优化生产的窗口。现代MES提供了一个平台，在这个平台上可以直接交付数字孪生，而不需要多个独立的需要持续的集成和维护的系统。实际上，有了真正面向未来的MES，公司就可以在极短的时间内实现和获得制造业数字孪生的好处——为未来更大的业务灵活性、增长和创新创造机会。

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