低风险虚拟调试的数字双胞胎

利用数字双胞胎和系统级建模工具，虚拟调试正在成为行业4.0工具箱中更强大的技术。

想象一下，一个制造系统，首先浏览，可能像任何其他现代系统一样运作。虽然看似普通的，但这种系统中的自动化机器经验明显不如您预期的那么停机。这是因为每台机器都与虚拟，实时模型一起运行，该模型与真实机器内的所有动态和组件相对应。每当机器可能接近发生故障时，虚拟模型都是前面的两个步骤，无论是对其控制器的略有调整，还是通知维护人员在问题导致停机前。

这种现代化的高效机器设计方法迅速成为降低成本和确保更智能产品的关键技术。此过程背后的技术使用了什么行业4.0呼叫数字双胞胎并且通过使用现代系统级建模工具，它们正在成为虚拟调试过程的重要组成部分。

对于刚刚入门的人来说，数字双胞胎是相应的物理产品的动态虚拟表示。这些型号可以广泛的目的和保真度广泛，但它们作为与诊断，设计变更的产品的强大连接，以及称为重要的新进程虚拟调试。公司正在使用跨行业的数字双胞胎，让他们以先前不可能的方式优化他们的产品。

最初，一旦物理产品在运行中，通常会产生数字双胞胎。使用产品上的传感器的大量数据，可以创建预测模型来帮助诊断和改进。通过使用像Maplesim这样的系统级建模工具，模型驱动的数字双胞胎的创建可以与设计过程一起开始。在物理产品最终确定之前，可以创建有意义的数字双胞胎，允许强大的测试平台，以验证比以往更早的产品性能。

由行业4.0迎来的一个关键技术是虚拟调试的过程。该技术正在为工程师在产品设计的系统集成阶段解决工程师面临的最常见的疼痛。通常，产品设计的调试阶段是最不确定和最昂贵的阶段之一。当它是时候汇集了所有硬件和可编程逻辑控制器（PLC）时，通常有各种各样的错误和设计扭结需要解决。公司经常被迫在紧张的截止日期内解决这些问题，以免他们推迟他们的项目并冒着他们的声誉和他们的底线风险。

在虚拟调试期间，工程师可以将其CAD设计直接导入Maplemim等工具，并创建其系统动态的高保真模型。此模型为工程师提供了新的能力，以便在昂贵的调试阶段之前快速了解系统集成问题。它们可以导入其电机参数，定义其产品的运动配置文件，并在仿真后轻松访问全套结果。

现在，工程师准备好转移到虚拟调试的关键过程。他们可以将他们的Maplemim模型导出到行业标准的功能模型（FMI），并将其连接到标准自动化工具以进行虚拟集成测试。使用数字双模型和PLC设计在同一环境中，现在可以在需要物理调试之前长时间测试集成问题。PLC系统针对高保真，实体产品的功能模型进行测试，为工程师提供更清晰的预期，对其自动化设计如何在物理部署之后进行。在虚拟调试阶段捕获的每个问题都变得更少可能在物理调试期间播种的意外问题。早期甚至少数问题甚至可能会拯救公司大量的时间和金钱，因为定影虚拟平台上的问题比修改物理产品更容易。

模型驱动的数字双胞胎的力量并不与虚拟调试结束。通过使用与物理产品配对的高保真模型，即使在调试过程本身之后也有沿整个设计过程的益处。已采用具有数字双胞胎的模型驱动实践的公司正在其机器的运行中使用这些模型。他们使用它们进行实时诊断，因为内联数字双胞胎可以提供有关Torques，惯性等的信息。这有助于确保更少的停机时间，因为可以提前发现问题并更快地修复。许多公司还经历使用数字双胞胎的成本节约，因为高保真模型可以给予他们以前需要从昂贵的物理传感器获得的信息大部分信息。

模型驱动的数字双胞胎的越来越多的效用很快将它们作为工业4.0的必要技术。虽然数字双胞胎似乎在设计过程中的许多阶段令人难以置信的洞察力，但它们仍然可以犹豫地迎接它们。使用数字双驱动设计技术，如虚拟调试要求更改工程师的设计过程。通常，它可以觉得似乎是数字双胞胎的承诺太好了，无法真实，前进的道路尚不清楚。

为了克服这些障碍，许多公司与他们的数字双胞胎厂商合作，经过一项试点项目。使用像Maplesim这样的工具，公司将与供应商合作以创建数字双胞胎，确保它连接到其自动化软件，并在路上的每一步提供培训。这个过程可以帮助公司通过一个项目看到成功，并为他们提供以自己的步伐将数字双胞胎建立数字双胞胎。

随着创新的循环加速，数字双胞胎越来越受到行业的流行，以减少风险并让新产品更快地推向市场。凭借不断增长的行业4.0，先进的建模工具，模型驱动的数字双胞胎正在将它们的位置作为现代设计过程的重要组成部分。

这篇文章是Altair Partner Alliance成员Maplesoft的访客贡献，由产品开发高级总监Chad Schmitke，工程专家杰拉姆杰克逊。