数字双胞胎什么时候进入工业制造业?

最近，牵牛星赞助了一个中小企业受众调查了解更多关于工业制造领域中工程模拟和数字孪生计划的采用。这项调查调查了124名制造业专业人士，得出了一些有趣的发现，包括企业目前如何使用模拟技术，以及未来技术采用的最大障碍是什么，包括数字双胞胎的使用。中小企业美国制造工程师协会(Society of Manufacturing Engineers)是一个非营利的学生和专业协会，旨在教育和促进北美制造业。

仿真采用的现状

超过五分之四(86%)的受访者表示，他们的公司会进行某种形式的内部模拟。近一半的受访者(46%)使用3D/CAD，但在使用专用计算机辅助工程(CAE)工具进行内部分析方面则明显落后，只有8%的受访者使用CAE工具。由于只有一小部分制造工程师积极使用CAE技术，因此只有5%的观众使用数字孪生仿真也就不足为奇了，数字孪生仿真被定义为与现场数据相关联的仿真。

该调查涵盖了多个机器领域，其中数控机床占了33%，其次是特殊用途机床(16%)和机器人和工厂自动化工具(11%)。

为了了解组织采用模拟的趋势，调查询问了受访者的业务和工程目标。模拟的主要业务目标是减少开发时间和项目风险，以及实现更高的操作效率。不同的响应表明了对模拟对业务目标的不同好处的理解，而不是采用的单一驱动力。

工程目标也显示了多方面的响应，以提高机器性能和产品质量的需求为主导。

工业机械中数字双胞胎的未来

虽然目前只有5%的受访者积极使用数字双胞胎，但有四分之一(26%)的受访者表示，他们的公司计划在未来五年内实施数字双胞胎计划，主要是为了提高业务灵活性和增加首次使用正确产品的数量。这些数字双目标与减少开发时间和操作效率的模拟业务目标以及提高产品质量和机器性能的工程目标密切相关。

采用数字双胞胎存在一些重大障碍，主要是围绕数字双胞胎和模拟的技能和数据差距。由于许多公司在模拟方面仍缺乏人员和经验，也缺乏3D产品信息来满足数字孪生模拟的需要，组织可能会感到，在不久的将来，他们当前的流程和成熟的数字孪生战略之间的差距是困难和昂贵的。

克服技术障碍，促进数字化，确保可扩展增长

根据调查受访者，对机器性能的主要模拟好处来自制造过程模拟(58%)，其次是机器机械应力和振动(38%)，热管理(31%)，全系统模拟(26%)和控制开发(23%)。这证明了仿真在整个产品设计周期中的适用性，同时也说明了企业在尝试选择适当的工具来支持其数字化计划时所面临的挑战。

由于从概念设计到性能和可制造性验证的各种技术需求，很难确定哪些仿真工具值得投资。所选择的工具必须通过提供直观的用户体验和工作流自动化来解决最初的进入障碍，特别是缺乏经验和培训。它们还必须是可伸缩的，以适应产品生命周期中通过数字化实现的增长。迈向数字化的第一步是应用虚拟原型来改善产品线开发和客户实施项目中的技术风险的积极管理。这种虚拟原型形成了未来计划的基础，比如合并数字双胞胎。

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大多数工程师的日常工作都不允许他们深入研究各种模拟工具、物联网协议或不同的机器学习方法。Altair为日常使用提供了强大而实用的解决方案，并为整个开发过程提供了可伸缩的工具，从而为参与开发的每个人创建有意义的模型。Altair的仿真工具跨越了基于预先仿真的设计、多物理工作流和详细建模，允许用户在设计周期的每个阶段为适当的应用选择适当的工具。Altair工具提供的标准化界面格式和基于浏览器的用户界面是模拟民主化的重要一步。

通过在整个开发过程中引入模拟策略，这些分析数据可以与测试数据和现场数据相结合，形成数字孪生策略的基础。Altair的物联网和数据分析工具促进并自动化了虚拟和物理双胞胎的耦合，以支持整个产品生命周期的优化。

这个数字双平台可以帮助企业优化产品性能，了解产品的使用寿命，知道何时何地执行预见性维护以及如何延长产品的剩余使用寿命(RUL)。

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牵牛星民主化的理念也延伸到IT和采购。由于管理大量的安装、许可模型和供应商，因此很难开始，因此Altair在一个通用许可下提供他们的整套模拟软件。牵牛星单位是一个统一的许可系统，允许访问每一个Altair产品和解决任何规模的能力。这种模式在不同的价格点上提供了增强的包容性，允许客户通过在任何地方运行软件的灵活性，以及从这种独特的商业模式中选择具有无与伦比价值的各种软件工具的自由，来最大化他们的软件美元。