1, Технічна здійсненність: наріжний камінь точного відображення протягом усього життєвого циклу
(1) Можливість високоточного моделювання
Цифровий двійник забезпечує подвійне відображення геометричних і фізичних характеристик прес-форми за допомогою симуляції мультифізичного зв’язку. Візьмемо Siemens Industrial Digital Factory як приклад, його цифрова подвійна модель прес-форми об’єднує теплопровідність, динаміку рідини та моделювання структурної механіки та може передбачити похибку розподілу температури порожнини форми з допуском Менше або дорівнює ± 2 градусам, а точність прогнозування деформації досягає рівня 0,01 мм. Ця точність набагато перевищує традиційне моделювання CAE, забезпечуючи кількісну основу для оптимізації поверхні форми.
Що стосується симуляції продуктивності матеріалу, платформа віртуального тестування обладнання 5G від Huawei використовує технологію цифрових подвійників для імітації електромагнітного теплового зв’язку високо-частотних матеріалів підкладки, контролюючи похибку прогнозування рівня ослаблення сигналу в межах 3% і значно знижуючи вартість фізичного тестування. Ця здатність також застосовна для прогнозування втомної довговічності формованої сталі та може заздалегідь визначити місце виникнення тріщини за допомогою моделювання рівня зерна.
(2) Механізм, що керується-даними в реальному часі
Популяризація промислового Інтернету речей зробила реальністю синхронізацію фізичних і віртуальних моделей форм. Платформа Video Twin компанії Beijing Zhihui Yunzhou розгорнула понад 500 датчиків для досягнення мілісекундного рівня збору таких параметрів, як температура форми, тиск і вібрація, із затримкою даних менше 50 мс. Ця-можливість у реальному часі дозволяє віртуальним моделям динамічно відображати робочий стан прес-форм, створюючи основу для-керування замкнутим циклом.
У сфері прес-форм для лиття під тиском інтелектуальна система віртуального подвійного автомобіля General Motors покращує точність керування потоком охолоджувальної води до ± 0,5 л/хв за допомогою зворотного зв’язку-за даними в реальному часі, зменшуючи деформацію продукту на 40%. Ця -можливість керування в реальному часі є настільки ж важливою для-форм для лиття під тиском, оскільки вона може динамічно регулювати криву тиску за допомогою даних датчика тиску, щоб уникнути дефектів спалаху.
(3) Масштабованість та міждисциплінарна інтеграція
Модульна архітектура технології digital twin підтримує розширення від окремих форм до всієї виробничої лінії. Цифрова платформа-двійник, створена певним підприємством з виробництва автомобільних прес-форм, об’єднує віртуальні моделі 12 типів обладнання, включаючи конструкцію прес-форм, машини для лиття під тиском і роботизовані руки, і забезпечує взаємодію даних через протокол OPC UA. Ця можливість інтеграції підвищує ефективність оптимізації параметрів процесу втричі та скорочує кількість пробних форм на 60%.
З точки зору міждисциплінарної інтеграції, поєднання цифрових близнюків і штучного інтелекту породило самооптимізуючі форми. Цифрова подвійна система штучного інтелекту, розроблена певною компанією 3C Electronics, аналізує історичні дані про виробництво за допомогою алгоритмів глибокого навчання, автоматично генерує оптимальний план контуру охолоджувальної води та збільшує термін служби форми з 300 000 разів до 1,2 мільйона разів, перевіряючи можливість інтеграції технології.
2, Економічна доцільність: кількісні докази зниження витрат і підвищення ефективності
(1) Цикл розробки та оптимізація витрат
Технологія цифрового подвійника може значно скоротити цикл розробки форми. Певне підприємство з виробництва побутової техніки скоротило час онлайн-налагодження форм із 72 годин до 18 годин і скоротило цикл проектування з 6 місяців до 3 місяців за допомогою технології віртуального налагодження. Це підвищення ефективності безпосередньо перетворюється на економію коштів, зменшуючи витрати на розробку одного набору прес-форм на 28%.
З точки зору вартості проб і помилок, функція віртуальної перевірки цифрових близнюків дозволяє уникнути повторної модифікації фізичних форм. Певне підприємство медичного обладнання провело понад 1000 віртуальних випробувань прес-форм за допомогою цифрової платформи-близнюка, зменшивши кількість фізичних випробувань прес-форм з 15 до 3, зменшивши відходи матеріалу на 80% і відповідно заощадивши кошти понад 2 мільйони юанів.
(2) Витрати на експлуатацію та технічне обслуговування та покращення якості
Можливість прогнозованого технічного обслуговування цифрових близнюків може значно знизити ризик простою форми. Певна компанія, що займається виробництвом автомобільних запчастин, підвищила точність прогнозування виходу прес-форми до 92%, скоротила незапланований простой на 75% і знизила річні витрати на технічне обслуговування на 40% завдяки розгортанню цифрової подвійної системи. Ця перевага більш значуща в прецизійних формах. Певна компанія, що займається виробництвом оптичних лінз, зменшила частоту обслуговування прес-форми з двох разів на місяць до одного разу на квартал за допомогою цифрового подвійного моніторингу.
З точки зору якості продукту, цифрові двійники можуть значно знизити рівень браку завдяки оптимізації параметрів процесу. Компанія споживчої електроніки оптимізувала свій процес лиття під тиском за допомогою цифрової подвійної платформи, зменшивши рівень дефектів поверхні своїх продуктів з 8% до 1,2% і зменшивши щорічні втрати якості на 15 мільйонів юанів. Це покращення якості безпосередньо означає підвищення рівня задоволеності клієнтів. Певний виробник автомобілів включив рівень дефектів прес-форми постачальника в систему оцінки за допомогою технології цифрового близнюка, сприяючи загальному рівню якості ланцюга постачання.
(3) Можливості для бізнесу та розширення ринку
Технологія цифрового близнюка відкрила нові бізнес-моделі для компаній-виробників прес-форм. Певне підприємство, що виготовляє прес-форми, збільшило свій річний дохід від послуг із 5% до 20%, створивши цифрову подвійну сервісну платформу, щоб надавати клієнтам-додаткові послуги, такі як дистанційний моніторинг і оптимізація процесів. Ця трансформація дозволила підприємству перейти від єдиного постачальника прес-форм до інтелектуального постачальника рішень для виробництва, що значно підвищило його конкурентоспроможність на ринку.
У глобальній конкуренції технологія цифрового близнюка стала потужним інструментом для компаній, що виготовляють прес-форми, щоб брати участь у міжнародній конкуренції. Китайська компанія, що займається виробництвом прес-форм, досягла-спільного дизайну в реальному часі з німецькими клієнтами за допомогою технології цифрового близнюка, скоротивши цикл реалізації-міжнародних проектів на 40% і успішно вийшовши-на ринок автомобільних форм-з високим рівнем експорту, збільшивши річний обсяг експорту втричі.
3. Промислова доцільність: синергетичний стимул політики, ринків та екології
(1) Підтримка політики та стандартна конструкція
«Зроблено в Китаї до 2025 року» прямо вказує цифровий двійник як ключову технологію для інтелектуального виробництва, а «План розвитку інтелектуального виробництва» Міністерства промисловості та інформаційних технологій пропонує досягти рівня проникнення цифрового близнюка понад 60% у ключових галузях до 2025 року. Ця політична орієнтація забезпечує чіткий шлях для цифрової трансформації промисловості прес-форм, а місцеві органи влади сприяють цьому. застосування технології цифрового близнюка на підприємствах через субсидії, податкові пільги та ін заходів.
Що стосується побудови стандартів, Національний промисловий інтернет-індустріальний альянс випустив три групові стандарти, включаючи Загальні вимоги до цифрової подвійної системи прес-форм, які охоплюють такі ключові області, як інтерфейс даних, точність моделі, захист безпеки тощо. Ці стандарти закладають основу для взаємодії та широкомасштабного-застосування цифрових подвійних систем для прес-форм.
(2) Ринковий попит і промислова модернізація
Зі швидким розвитком таких галузей, як легка автомобільна промисловість, зв’язок 5G і медичне обладнання, вимоги до точності та складності форм дедалі зростають. Форма піддону акумулятора, розроблена певним підприємством, що займається виробництвом нових енергетичних транспортних засобів, вимагає точності порожнини ± 0,005 мм, що неможливо досягти традиційними методами розробки. Технологія цифрового близнюка успішно досягла цього технологічного прориву завдяки моделюванню мікрометричного рівня та контролю-в реальному часі, сприяючи високому-розвитку промисловості форм.
З точки зору промислової модернізації, технологія цифрового близнюка сприяла інтеграції виробництва форм і послуг. Певна компанія, що займається виготовленням прес-форм, досягла повної цифровізації від проектування прес-форм, виробництва до після{1}}продажного обслуговування, створивши цифрову платформу-двійник. Клієнти можуть у реальному-часі переглядати хід виробництва та робочий стан форм через APP. Ця прозора послуга збільшила прихильність клієнтів, і частка ринку компанії зросла на 15% щорічно.
(3) Екологічне будівництво та розвиток талантів
Популяризація технології цифрових близнюків вимагає побудови повної промислової екосистеми. Певний кластер прес-форми об’єднав понад 20 підприємств, включаючи постачальників програмного забезпечення CAD/CAE, постачальників датчиків і системних інтеграторів, шляхом побудови цифрового подвійного інноваційного центру, утворюючи повний ланцюжок послуг від збору даних до оптимізації моделі. Ця екологічна конструкція дозволяє малим і середнім-підприємствам застосовувати технологію цифрового близнюка за низькі витрати, сприяючи загальному рівню галузі.
З точки зору розвитку талантів, модель спільної освіти між університетами та підприємствами показала перші результати. Певний університет у партнерстві з компанією, що виробляє прес-форми, заснував спеціалізацію «Цифрова подвійна інженерія», яка має на меті розвивати композиторські таланти, які розуміються як на технологіях прес-форм, так і на цифрових технологіях за допомогою проектного -викладання. Рівень працевлаштування випускників досяг 100%, а рівень задоволеності підприємств перевищив 90%. Ця кількість талантів забезпечує гарантію безперервного впровадження інновацій у технологію цифрових близнюків.
