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改变传统生产格局 数位制造加速落地工业市场
实现智能化制造
[作者 王岫晨]   2023年07月24日 星期一 浏览人次: [1944]

数位制造(Digital Manufacturing)是一种生产制造过程,利用数位技术和数据管理来增强制造效率、品质和灵活性。它通常是传统制造的进化,将数位技术应用於设计、生产、供应链和服务等方面,以实现更智能、自动化的制造过程。


数位制造涉及多种关键技术和概念,常见者如以下:


* 数位化设计:使用电脑辅助设计(CAD)和电脑辅助工程(CAE)等工具来进行产品设计和工程分析。这使得设计师能够更快速地创建、测试和优化产品。


* 虚拟制造:透过数值仿真和虚拟建模来模拟和预测制造过程中的效率和品质。这有助於在实际制造之前发现问题并进行优化。


* 数据管理和互联:数位制造利用大数据、物联网(IoT)和互联网技术来收集、储存、共享和分析制造过程中的数据。这使得制造企业能够更完整地了解其运营,并做出更明智的决策。


* 3D列印:这是数位制造的一个重要分支,它使用数位模型将材料逐层添加到三维空间中,以创建物品。这种制造方法不仅能够实现复杂的几何结构,还节省了材料和时间。


* 智能自动化:数位制造倚赖机器人、自动化系统和人工智能技术来实现更高效的制造流程,进而降低成本并提高生产率。



图一 : 数位制造将可改变传统工业生产格局。
图一 : 数位制造将可改变传统工业生产格局。

数位双生的互补

数位制造和数位双生是两个相关且互补的概念,它们在制造和工业领域中有着密切的关联。

数位制造和数位双生(Digital Twin)是两个相关且互补的概念,它们在制造和工业领域中有着密切的关联。数位制造强调使用数位技术优化制造过程,以提高效率、降低成本并提升品质。这涉及到数位化设计、虚拟制造、数据管理和智能自动化等技术。


数位双生是一种虚拟模型,它以数位形式精确地仿真、反映现实世界中的物理实体,例如产品、设备或制造过程。数位双生透过不断收集即时数据和感测器数据,与其真实对应体保持同步,以实现监控、分析和预测。


数位制造和数位双生的结合,使制造企业能够实现更高效、灵活和智能的制造过程,并在设计和生产中更容易地进行持续改进,保持竞争优势。这些概念在制造业正变得越来越重要,对於提高生产力和产品质量至关重要。数位制造与数位双生的实际应用可达到下列效果:


* 产品设计与优化:在数位制造中,设计师使用数位化设计和虚拟制造技术,并通过数位双生来模拟和测试产品的实际表现。这使得他们能够在实际制造之前进行产品优化,节省时间和成本。


* 生产效率改进:数位制造中的智能自动化系统可以与数位双生相结合,实时监控和优化生产过程。透过收集实际制造过程中的数据,数位双生可以提供准确的模拟和预测,并帮助优化制造步骤以提高生产效率。


* 设备状态监控与维护:在工业环境中,数位双生可用於创建设备的虚拟模型,并与实际设备保持同步。这使得监控设备的状态变得更加准确,能够及早发现潜在问题并进行预防性维护,减少停机时间和维修成本。


* 供应链优化:数位双生可用於建立供应链中各个环节的虚拟模型,从供应商到制造商再到最终用户。这使得供应链管理变得更加智能和灵活,能够更好地应对市场需求和变化。


工业4.0与数位制造

数位制造对於目前强调智慧化生产与工业4.0的工业市场来说,具有极其重要的重要性。数位制造的数位化设计、虚拟制造和智能自动化技术能够优化生产过程,降低生产成本、节省时间并提高生产效率。这对於工业市场来说至关重要,因为高效率生产能够增加企业竞争力并增加产品销售量。


另外,数位制造通过虚拟制造和数据分析帮助设计师和制造商更好地理解产品性能和制造过程中的潜在问题。这样,他们可以在实际生产之前进行优化,提高产品品质和生产可靠性,从而减少缺陷率和回收率。


透过例如3D列印这样的数位制造技术,使得生产可以更灵活地实现产品个性化。现今消费者对个性化产品的需求越来越高。透过数位制造,企业可以更容易地满足客户不同的需求,提供客制化产品和服务。


数位制造的数据管理和物联网技术,也可以连接整个制造过程和供应链中的各个环节。这有助於实现智慧化生产和工业4.0的目标,从而实现更加灵活、透明和高效的制造和供应链管理。


对於实现数位转型,数位制造也可以发挥很不错的效用。工业市场迫切需要将传统制造业转型为数位化制造模式。数位制造作为数位转型的关键组成部分,使企业能够更好地应对市场变化和挑战,并保持竞争力。


图二 : 数位制造能优化生产过程,降低生产成本、节省时间并提高生产效率。
图二 : 数位制造能优化生产过程,降低生产成本、节省时间并提高生产效率。

数位制造的落地

然而如何让数位制造能够真正落地,却遭遇了许多瓶颈。对於一些传统企业来说,导入数位制造需要相应的技术和资源,例如数位化设计软体、虚拟制造工具、数据分析平台和智能自动化系统。这些技术和资源的转型成本可能对企业来说是一大挑战,尤其是对於小型和中小型企业来说。数位制造也需要大量的数据收集、储存和分析。然而,处理和保护这些数据可能会面临隐私和安全问题。拥有合适的数据安全策略和技术,确保数据的可靠性和安全性是至关重要的。


企业文化也会产生很大的变革。数位制造需要对企业内部的文化进行转变。这可能涉及到员工的培训和教育,以提高他们对新技术和工作流程的理解和接受度。在文化转变方面,领导层的支持和推动至关重要。而数位制造涉及多个不同的数位技术和系统,这些技术和系统需要能够有效地整合和互相协作。然而,由於来自不同供应商的解决方案可能存在互操作性问题,导致整合变得复杂困难。


整合与协作也涉及专业人才短缺的问题,实施数位制造需要具有相应专业知识和技能的人才。然而,目前数位制造相关领域的专业人才可能短缺,这对企业的数位制造实施带来一定的挑战。对於某些地区来说,可能存在制度和政策上的限制,阻碍了数位制造的推进。这可能涉及到相应的法规、政府支持和相关标准的制定。


结语

数位制造对於强调智慧化生产和工业4.0的工业市场来说,不仅是一个必要的发展方向,而且是实现持续成长和成功的重要关键。它不仅能够提高效率、降低成本,还能够实现个性化制造、提高品质和改进供应链管理,使企业更具竞争力并适应不断变化的市场需求。


数位制造的优势在於它可以帮助企业更快速地将产品带到市场,降低生产成本,提高生产质量和产品灵活性,并在设计和制造过程中更容易地进行持续改进。这对於当今竞争激烈且市场需求不断变化的制造业非常重要。


为了克服瓶颈,让数位制造可以真正落地,企业需要制定明确的数位制造战略,重视技术投资和员工培训,确保数据安全和隐私保护,并与相关利益相关者合作,推动制度和政策的改进,进一步促进数位制造的实施和推广。


**刊头图(source:施耐德电机)


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