作者 |Mark Hoske

本文探討了仿真和數(shù)字孿生軟件如何通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念、設(shè)計(jì)、測(cè)試、培訓(xùn)、安裝、升級(jí)和優(yōu)化來加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從而提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

使用仿真軟件和數(shù)字孿生可以幫助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和控制的有效集成，以提高競(jìng)爭(zhēng)力。系統(tǒng)集成商需要了解客戶的需求，在仿真中直觀表示這些項(xiàng)目的需求，往往會(huì)獲得更好的效果。仿真是一種未被充分利用的策略，Huffman Engineering公司的工程經(jīng)理Keith Mandachit預(yù)計(jì)，“隨著我們進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，能夠看到更多這樣的策略。”

仿真軟件使得可以在安裝前進(jìn)行測(cè)試。它通過測(cè)試概念和策略來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，而無需構(gòu)建系統(tǒng)的資本支出。它允許在準(zhǔn)備好運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)之前對(duì)操作員進(jìn)行培訓(xùn)。所有這些評(píng)估組件都意味著，當(dāng)實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)合在一起時(shí)，設(shè)計(jì)會(huì)更智能、更快速、更準(zhǔn)確。

Applied Manufacturing Technologies (AMT)公司的首席運(yùn)營(yíng)官Craig Salvalaggio表示，仿真軟件可以用于復(fù)制離散事件、模擬工廠過程和工作流程，以及為自動(dòng)化項(xiàng)目進(jìn)行虛擬調(diào)試。

01用于自動(dòng)化和控制的數(shù)字孿生

數(shù)字孿生軟件可以幫助創(chuàng)建并徹底測(cè)試機(jī)器或過程，而無需物理構(gòu)建和安裝。例如，假設(shè)一個(gè)項(xiàng)目正在考慮通過機(jī)器運(yùn)行輸送機(jī)。創(chuàng)建仿真可以顯示機(jī)器設(shè)計(jì)是否能夠跟上輸送機(jī)運(yùn)行的速度，或者很容易顯示較小的機(jī)器如何仍能滿足目標(biāo)并適應(yīng)較小的空間。數(shù)字孿生甚至可以在系統(tǒng)開始生產(chǎn)之前，幫助進(jìn)行操作人員的培訓(xùn)。

在為數(shù)字孿生提供更多細(xì)節(jié)之前，“我們總是能通過編程在軟件中進(jìn)行仿真，連接開關(guān)并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制，操作數(shù)據(jù)和寄存器值，并查看邏輯如何工作。”Mandachit說。將其擴(kuò)展為數(shù)字孿生，可以顯示更多過程是如何相互作用的，并有助于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、測(cè)試和升級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。他說，現(xiàn)在我們可以提前測(cè)試代碼和整個(gè)過程，而不僅僅是零零碎碎的測(cè)試。

Salvalaggio建議，通過數(shù)字孿生可以顯示如何將元件引入工作單元，并確定對(duì)所設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的工作過程、動(dòng)作和周界防護(hù)的影響，以更好地規(guī)劃、查看場(chǎng)景并進(jìn)行虛擬調(diào)試。

02仿真軟件的優(yōu)勢(shì)在數(shù)字孿生中得到擴(kuò)展

Salvalaggio描述了三個(gè)不同難度等級(jí)的仿真：

·作為一種可視化的規(guī)劃工具，仿真可以為工廠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念化帶來很多價(jià)值，比二維布局更有幫助。

·更進(jìn)一步，軟件可以仿真進(jìn)料、有效載荷、運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人、輸送機(jī)、產(chǎn)品流和過程吞吐量，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一個(gè)工作單元的設(shè)計(jì)。高級(jí)仿真有助于進(jìn)行更多工程級(jí)別的工作，為離線編程提供反饋，并減少系統(tǒng)集成和現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。

·最有用和最具挑戰(zhàn)性的是完整的數(shù)字孿生，它能隨著從工作單元竣工圖紙到工廠實(shí)際情況的變化而不斷更新。作為工作流程的一部分，新信息需要更新數(shù)字模型，以實(shí)現(xiàn)更多價(jià)值。

隨著仿真和數(shù)字孿生軟件功能的不斷發(fā)展，成本也在下降。Salvalaggio預(yù)計(jì)，“ 五年后，我認(rèn)為我們將看到數(shù)字孿生獲得更廣泛地引用”，尤其是當(dāng)大公司開發(fā)出大量的可實(shí)施方案并帶來顯著的價(jià)值提升時(shí)及增加。

數(shù)字孿生可以幫助制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，“在冒險(xiǎn)花費(fèi)時(shí)間和資源對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行物理改變之前，先看看模擬的改變是否會(huì)帶來預(yù)期的回報(bào)。” Mandachit說。模擬和數(shù)字孿生的使用有助于工廠更好地規(guī)劃，以適應(yīng)生產(chǎn)需求和變化。

03高效使用仿真軟件的7個(gè)技巧

關(guān)于仿真軟件如何助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)施，ChatGPT給出了自己的答案。Control Engineering雜志近日就自動(dòng)化和控制應(yīng)用如何使用仿真軟件詢問了ChatGPT，得到了如下的回復(fù)。

仿真軟件可以成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的強(qiáng)大工具，因?yàn)樗试S在安全可控的環(huán)境中測(cè)試編程升級(jí)、重新設(shè)計(jì)、優(yōu)化和培訓(xùn)，然后再在工廠車間的物理環(huán)境中實(shí)施。

七個(gè)技巧可以幫助高效地使用仿真軟件進(jìn)行自動(dòng)化和控制：

1.確定仿真的范圍：明確定義需要仿真的過程，包括所有輸入、輸出和影響系統(tǒng)的其它相關(guān)因素。

2.選擇合適的仿真軟件：選擇能夠準(zhǔn)確表示被建模系統(tǒng)并具有分析所需功能的仿真軟件。

3.準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù)：收集有關(guān)建模過程的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，如輸入/輸出數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)參數(shù)和其它相關(guān)信息。這些信息將有助于確保仿真能夠準(zhǔn)確表示物理系統(tǒng)。

4.驗(yàn)證仿真：仿真完成后，通過將其結(jié)果與真實(shí)物理系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)果進(jìn)行比較來驗(yàn)證仿真。這將有助于確保仿真的準(zhǔn)確性和可靠性。

5.使用仿真進(jìn)行培訓(xùn)：仿真軟件可用于對(duì)操作員和工程師進(jìn)行新工藝或升級(jí)方面的培訓(xùn)。它為測(cè)試和學(xué)習(xí)提供一個(gè)安全可控的環(huán)境，沒有對(duì)實(shí)際系統(tǒng)造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

6.使用仿真進(jìn)行優(yōu)化：仿真軟件也可以用于優(yōu)化過程。通過測(cè)試各種場(chǎng)景和設(shè)置，工程師可以確定最高效、最有效的系統(tǒng)運(yùn)行方式。

7.迭代和優(yōu)化：在工廠實(shí)施之前，使用仿真軟件測(cè)試和完善各種設(shè)計(jì)、升級(jí)或優(yōu)化策略。這有助于節(jié)省時(shí)間、資源并防止代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。

仿真軟件可以成為自動(dòng)化和控制應(yīng)用的寶貴工具，允許在安全可控的環(huán)境中測(cè)試升級(jí)、重新設(shè)計(jì)、優(yōu)化和培訓(xùn)。通過遵循最佳實(shí)踐并使用適當(dāng)?shù)能浖こ處熆梢蕴岣呖刂葡到y(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性和效率。

關(guān)鍵概念：

隨著仿真和數(shù)字孿生軟件功能的不斷發(fā)展，成本也在下降。

了解使用仿真軟件進(jìn)行自動(dòng)化和控制應(yīng)用的7個(gè)技巧。

思考一下：

您是否使用仿真和數(shù)字孿生來加快和改進(jìn)遷移和升級(jí)？

審核編輯：湯梓紅