数字化浪潮不仅深度改变了日常生活的样貌,也在不断改造工厂的运行机制,生产线的日趋智能化,几乎重构了我们对生产效率的想象。工业4.0带来的变革,既在真实世界与虚拟世界之间建立了高效链接,也改写了人与机器的关系,一次数字化转型的部署,不仅可以大举提升生产效率,也能大幅降低运行成本。
而在目前在智能制造的实践过程中，始终面临一个瓶颈问题—信息空间与物理空间的交互与融合，为此提出了数字孪生（DigitalTwin、）的解决方法。数字孪生是充分利用物理模型、传感器实时数据、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成联动，反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生系统本质上是一个由物理实体与孪生模型结合成的、可进行连续过程优化的功能系统。因此，数字孪生也是信息物理系统的核心技术之一。数字孪生技术已被应用于产品设计、产线运维、产线规划中，开发数字孪生系统有助于企业加速新品上市时间，优化产线运营效率、改善生产不足，开发新的经营模式，进而提高收益。
近日,实时3D领域的领军企业Unity发布了专为零基础用户定制的智能制造数字孪生工具包UMT(Unity Manufacturing Toolkits),旨在帮助无建模基础与代码撰写经验的从业者迅速构建智能制造数字孪生系统。UMT从模型自动优化处理、约束导入和动作调试等基础操作开始建立对应真实产线的虚拟模型,继而用户在可视化编程界面中轻点鼠标实现信号与模型的绑定,同时,辅以UMT丰富的材质、组件、模型和UI库,用户即可轻松构建高质量的虚实同步数字化柔性产线,在这种“开箱即用”的流畅模式下,最快仅需十分钟就能完成搭建。
Unity天然挟带的“创作民主化”DNA,让UMT自成一组套件化的强大工具,允许初阶用户在低代码甚至无代码的工作环境中快速自行定制数字孪生系统,从而让过往在高端制造业才能看到的智能生产场景,以更亲民的成本下沉至各行各业,让更多柔性产线轻盈迈入工业4.0。
UMT全新设计的UI与交互逻辑让操作更简洁,显著减少教程查阅次数,提升使用流畅度
1 . 高度集成的全套工作流
UMT内置的Solidworks原生集成插件支持将CAD模型一键传输至云端并导出运动约束和位置;而在去年完成对PiXYZ的收购之后,PiXYZ世界级的数据准备和导入工具也正式成为了Unity产品生态系统的重要组成,帮助UMT完成模型自动优化,大幅提升精确度;同时,用户也可以在Unity Pro编辑器中通过手动设置常用组件与约束,高度自由化定义模型的运动与组装逻辑,甚至进行逆向控制,实时连接物理与数字世界,实现耦合同步、运行检测、实时干涉、远程运维等功能,并利用模型对潜在场景进行模拟与预判。
UMT数字孪生系统整体搭建流程
2. 快速入门的跨平台应用
UMT作为一款几乎零门槛的数字孪生系统搭建工具,为从业者带来的将是搭建效率的显著提升,三维模型的优化、数字孪生系统开发的调试时间与运动约束搭建所需时长等几个关键指标均提升了近100%。与此同时,Unity强大的兼容性也为用户带来了跨平台的便利,UMT支持在PC,Mac &Linux,Hololens,Quest, HTC Vive,Pico,iOS,与Android等多个终端上进行部署,帮助用户快捷创建智能自动化的无人车间及柔性产线,并实现多终端的远程运维,优化人力资源配置。
3. 为研发护航,让生产增效
数字孪生系统的存在意义在于,既可以对数字模型进行运动学、动力学、电气控制、工艺优化等方面的仿真验证测试;也能将测试数据反向决策化为执行策略。前者为研发护航,后者让生产增效。而高同步的虚实耦合,在让生产过程高度可控的同时,也同步显示故障情况及位置,真正达成对产线上不同设备运行状态的实时监测,精准洞察异常,及时跟进维保。
4. 数据可视化,决策最优化
数据的全局可视化,是数字孪生的另一项重要收益,从业者不仅可以根据实时数据模拟推演,在几分钟内获得数月的数据,洞见未来;还可以将时序状态读取至孪生系统中进行验证,并结合MES、ERP等软件得出模拟数据,辅助决策。未来,UMT也将拓展各种基于深度学习的智能应用,帮助用户实现对生产问题的自动纠正并提供预测性和规范性的分析建议。
5. 初学者友好,现场感满格
对没有任何大型工业设备操作经验的从业者而言,UMT将是明智的选择,不仅因为配置过程中对建模能力与代码经验的零要求,也在于经由UMT开发的电设备配置页面同样可以实现零门槛的简易操控,除了可以随时修改运行参数之外,也支持一键验证新工艺流程的运行效果,在虚拟场景下实现更高效的运行;而用户除了在常规显示器上与数字孪生系统进行互动之外,还可以将其部署到 AR与 MR中,进行沉浸式的设计审查、远程协助和虚拟培训。
6. 屡获殊荣的多场景案例
目前,UMT已经成功助力海尔集团旗下COSMOPlat数字孪生平台成为国内首个5G+工业边缘云渲染平台化解决方案,跨行业用户可通过5G网络以任何设备访问平台并获得高保真、高精度的实时渲染仿真模型,亦可依托平台建立的数字孪生开发标准和技术架构,获得高效率、模块化的数字孪生开发能力,这一由Unity提供关键实时3D技术的解决方案,在“第三届中国工业互联网大赛—工业互联网+数字孪生专业赛”暨“首届工业数字孪生大赛”中荣获了全国创意赛二等奖;
除了落地应用之外,数字孪生高保真的现场感,也让虚拟教学成为可能,在上海工业技术学校内的智能工业精密制造项目教学基地,数字孪生系统正在为师生提供高质量的虚拟操作体验。
灵图互动作为数字孪生系统开发供应商，经过10多年的技术积累，已经在工业、智能制造行业为客户提供了多类解决方案，并获得了客户的一致好评，为企业数字化转型提供了重要的支撑，帮助企业优化产能、降本增效。
灵图互动数字孪生平台携手Unity确立智能制造创新优势
为数字工厂快速搭建虚实同步智能柔性产线而生的UMT,正在通过灵活的定制化插件与多元的应用开发,实现多种视觉保真度和复杂性的产线虚拟原型以满足不同行业与场景的需求,帮助企业平滑度过虚实同步的试点期,最终实现更高质量的产能与品控。在工业4.0的征程中,作为链接虚实世界的关键底层技术,Unity将持续为工业世界添注精彩能量,积极推动中国数字经济的高质量转型与加速度发展。
7. 数字孪生系统的价值
1.加快风险评估和生产时间：数字孪生可以帮助公司在产品问世之前对其进行虚拟测试和验证。工程师可以使用它们来识别流程故障；
2.预测性维护：组织可以使用数字孪生主动监控设备和系统，以便在它们发生故障之前安排维护，从而提高生产效率；
3.实时远程监控：用户可以远程监控和控制系统；
4.更好的团队协作：流程自动化和对系统信息的24×7全天候访问让技术人员可以将更多时间集中在协作上；
5.更好的财务决策：通过集成财务数据，组织可以使用数字孪生做出更好、更快地调整决策。
