从产品的创造阶段看数字孪生的重要性

plm服务 2021-03-22 冯军专栏 406 0

关于数字孪生的定义的文章,我认为《Digital Twin 数字孪生| 工四100术语 (编号308)》《Digital Twin 数字孪生| 工四100术语 (编号308)》,是比较值得阅读的。


Digital Twin是一个物理产品的数字化表达,以便于我们能够在这个数字化产品上看到实际物理产品可能发生的情况,与此相关的技术包括增强现实和虚拟现实




定义太抽象,我们来看一看实际应用。


产品的生命周期大概可以分为:

1.创造阶段;

2.制造阶段;

3.使用阶段;

4.回收阶段。

从产品的创造阶段看数字孪生的重要性-软易达_PLM|BIM|CATIA




产品创造阶段的最终目标,是生成一个完全满足需求、创意等的物理产品,见下图中红色圆点。

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对于极为简单的产品来说,比如一个我们小时候折叠的最简单的纸飞机,我们可能只需要以下两步,就能完成创造阶段的目标:一架真实物理世界中可以飞行的纸飞机。

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Step 1 想象:在头脑中(Cyber Space)大概想一下飞机是什么样的(Digital Twian)和折叠过程(Prodcution Process);

Step 2 执行:在Physical Space找一张A4纸,手动折叠几次。

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但是我们会发现,这架纸飞机,飞行高度、飞行远近极度不稳定,并且和扔纸飞机的人关系很大。而且同样的A4纸,因为折叠的方式、折叠时候用力大小等都会影响纸飞机最后的飞行表现。如果我们想拥有一架能飞得远、飞得高、飞得平的纸飞机,可能就需要折很多架(有可能是成百上千架)纸飞机,然后不断试飞,总结经验,固化折叠过程,最后才能折叠出一架稍微满意的纸飞机。

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下图大概解释了这个不断根据Digital Twin试制Physical Twin,然后在Physical Space实验、总结数据和经验,再反馈到Cyber Space,优化Digital Twin(含产品本身和试制过程)的反复迭代,无限逼近我们想要的满足需求的最终产品的过程。

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纸飞机成本低、折叠起来也容易,这样不断的从Cyber Space到Physical Space再到Cyber Space折腾,时间、成本等我们还能经受得起。


但是如果想象一下,我们是在尝试做一架真正的可以商用载人的波音777呢?那岂不是要制造几十、几百架真实的波音777来做实验?而最便宜的波音777,一架也得2.5亿美元左右!波音777就算量产以后每一架的生产周期也得要近3个月!

按这样计算,假设制造出第1架商用可载人的波音777需要100架实验用波音777,波音公司得投入250亿美元、300个月(25年)


而实际上呢,波音公司仅用了0架实验用波音777、4.5年时间就交付了第1架商用可载人的波音777飞机。

其中的秘密就在是:所有的实验、迭代、优化(含制造过程)都是在Cyper Space中利用Digital Twin完成的。

更通俗点说,所有工作都是在电脑中动动鼠标就完成了!!!

完全不需要生产工厂、不需要生产工人、不需要仓库、不需要供应链、不需要庞大现金流、不需要长时间的等待、不需要巨大的风洞等等,简直不要太爽了!!!

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创造阶段的数字孪生,工程师们更多关注的是其对技术需求(功能、性能等)的满足度,有时候也考虑其可制造性,很少的人会考虑其经济性、合规性等。但是如果在创造阶段,就能考虑产品的可制造性(Design for Manufacturability)、经济性(Desing for Cost)、合规性(如:Design for RoHS)等,又将在后期带来极大的方便,而这些其实也都能利用数字孪生和数字孪生相关技术(CAD、CAE、EDA、IDE、PLM、AR、VR、DFM、CAPP等)在创造阶段实现。


最后,再点一下题:产品创造阶段利用数字孪生和数字孪生技术,将成数倍降低产品成本、成数倍缩短产品交付时间、成数倍提升产品质量。


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