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汽车发动机智慧监测管理平台

日前,元宇宙相关话题快速破圈,市场关注度极高。元宇宙期望联通现实世界和虚拟世界,是人类数字化生存迁移的载体,提升体验和效率、延展人的创造力和更多可能。数字世界从物理世界的复刻、模拟,逐渐变为物理世界的延申和拓展,数字资产的生产和消费,数字孪生的推演和优化,亦将显著反作用于物理世界。

 

我们仅仅处于元宇宙的雏形探索期。在ICT领域,得益于GPU、3D图形引擎、云计算和IDC、高速无线通信的发展,数字孪生正在各行各业构建应用。在企业侧,数字化转型基于数字化技术的出现与发展,它对传统企业提出了将原有业务与、数字化技术结合,进行创新,实现企业业绩增长与持续发展的变革要求。

 

在未来,也许所有的企业都将成为数字化的公司,不只是要求企业开发出具备数字化特征的产品,更要通过数字化手段改变整个产品的设计、开发、制造和服务过程,并通过数字化的手段连接企业的内部和外部环境。

 
案例详情

汽车行业一直走在技术变革的最前沿。自20世纪60年代初第一批机器人投入工厂车间以来,数字技术便一直重新定义汽车行业的制造流程。

 

本案例是为国内某汽车质量检验检测中心构建的汽车动力总成智慧监测管理平台。汽车动力总成测试设备一般指针对发动机、变速箱、涡轮增压器、电机、减速机等核心零部件进行测试的试验台架,是判定汽车动力总成是否合格,是否满足车辆匹配要求的主要测试设备。

 

基于数字孪生平台,本案例为检测设备和动力总成构建了三维模型,能够直接对检测参数进行实时监测,参数以图表、仪表盘等形式与三维场景实现联动,当参数到达阀值时弹出报警,并附带事先计划的解决方案,通过参数变化能够驱动设备模型做出动画反馈。

 



 

除了检测设备外,本案例也为检测实验室和所在的园区构建了数字孪生场景,为检测中心打造了运营管理驾驶舱。管理人员能够一目了然地看到各实验室的工作状态、任务进度、检测信息、重要设备的维保情况;

检测设备和任务详情能够根据三维场景的下钻切换,为管理员提供不同维度的数据可视化图表,以满足不同管理运营人员的业务诉求。


 

使用场景延伸

 

事实上,基于数字孪生的可靠性测试在机械产品全生命周期的各个环节都具有重要作用。

 

对于产品设计者来说,可依托数字孪生开展产品可靠性仿真和分析,进而开展设计改进和可靠 性增长等工作;对于制造商和验证方来说,可依托数字孪生并结合产品 实物开展可靠性评价等工作;对于使用者来说,可依托数字孪生开展产 品的可用性预测等工作;对于维护方来说,可依托数字孪生开展产品的 保障性分析和预测性维护等工作;在产品退役时,可依托数字孪生开展产品各系统剩余寿命分析和再制造评估等工作。

 

 

借助先发优势和技术积累,国外汽车动力总成测试的发展已进入第五阶段,测试技术已经相当成熟,具有比较完善的测试系统解决方案,通过计算机仿真、人工智能等先进技术的集成和应用,能够将真实零部件和虚拟零部件有效结合起来进行联合测试,已经代替了相当一部分的实况道路试验验证,并对各类的动力总成系统进行多种项目测试。

 

在汽车行业,数字孪生的价值应用于研发、制造、销售、售后等产业链各个环节。

 

研发阶段,借助数字孪生技术,设计者可以在虚拟空间里测试、验证、优化其产品设计,快速、低成本实现产品的迭代。制造阶段,数字孪生体可以实现虚拟工厂漫游。设备实时数据、产线产能情况、不良率、工厂布局等数据一应俱全,生产现场一览无余。生产过程仿真。在产品生产之前,就可以通过虚拟生产的方式来模拟不同产品、不同参数、不同外部条件下的生产过程,实现对产能、效率以及可能出现的生产瓶颈等问题的提前预判,加速新产品导入的过程。数字化产线。将生产阶段的各种要素,如原材料、设备、工艺配方和工序要求,通过数字化的手段集成在一个紧密合作的生产过程中,并根据既定的规则,自动的完成在不同条件组合下的操作,实现自动化的生产过程;同时记录生产过程中的各类数据,为后续的分析和优化提供依据。设备资产维护。通过监控生产过程中物联网传出的实时数据,数字孪生体还可以模拟关键设备何时需要维护,甚至可以用来确定整个生产线、工厂或工厂网络的健康状况。Gartner公司报告指出,美国所有制造企业经由数字孪生体技术,每年在资产维护方面节省的开支,达到了1万亿美元。工人远程培训。数字孪生体也是远程培训一大利器,都不需要实际摸到设备,就可以向工人展示如何使用它。销售阶段,例如,一辆带有三维可视化功能的数字孪生汽车,可以让潜在买家购车时将汽车的颜色改成自己喜欢的颜色,自己喜欢的内饰,提供更丰富、更个性化的客户体验。结合VR/AR,还能让用户在虚拟空间操控驾驭汽车,全方位地感受汽车在各种环境各种场景下的性能和魅力,激发购车欲望。售后阶段,消费者必须清楚车辆的健康状况。数字孪生体构建的全生命周期,包括实时性能、传感器数据,以及服务历史、配置更改、零件更换和保修数据。


华为公司的行业数字化转型价值主张中,也明确提到了汽车行业应该通过研发设计、生产供应、营销服务一体化融合,来实现车企业务价值链高度协同,使能运营效率提升。


 

数字孪生是未来制造业的一块关键性拼图。基于数据和智能算法,还有无尽的想象空间待探索、突破。数字孪生等新技术与国民经济各产业融合不断深化,有力推动着各产业数字化、网络化、智能化发展进程,成为我国经济社会发展变革的强大动力。