新冠疫情(qing)爆(bao)發之初(chu)，資金短缺(que)、供應(ying)鏈中斷(duan)和(he)勞動力短缺(que)曾是制造業企業需面對(dui)的(de)三項挑(tiao)(tiao)戰(zhan)。從長期來看，近年(nian)來宏觀經濟受到的(de)下行壓力需要(yao)一個恢(hui)復(fu)周(zhou)期，制造業企業需要(yao)做好應(ying)對(dui)上(shang)述挑(tiao)(tiao)戰(zhan)的(de)準備。
由此，數字化所帶來的抗風險能力依然是現階段制造業企業對抗沖擊的核心競爭力。數字孿生的出現讓(rang)制造業企(qi)業數字化轉型變得更(geng)經濟和直觀，現階(jie)段(duan)的數字孿生(sheng)應(ying)用已足以證明(ming)其巨(ju)大的潛力(li)。
為瞄定當前制造業企業數字化轉型的新機遇，探究數字孿生賦能企業生產制造的潛力，物聯網智庫近日(ri)與施耐(nai)德電氣(qi)副總裁、亞洲區數(shu)字工廠(chang)業務負(fu)責人張軼進行了深入溝通。
施耐德電氣副總裁、亞洲區數(shu)字(zi)工廠業務(wu)負責人張軼
數字化轉型是制造業企業必爭之地
數字化轉型由來已久，在經歷長期基礎設施建設后，制造業企業數字化轉型的目標更為明確，需求更為迫切。整體來看，截至2022年12月，我國移動物聯網連接數(shu)(shu)(shu)就已攀升至18.45億戶，這(zhe)些前(qian)期數(shu)(shu)(shu)字化(hua)和(he)智能制(zhi)造的鋪墊讓制(zhi)造業(ye)(ye)聯(lian)網機器(qi)數(shu)(shu)(shu)量增(zeng)多，并產(chan)生(sheng)比以往更(geng)多的數(shu)(shu)(shu)據(ju)。這(zhe)為(wei)(wei)企(qi)(qi)業(ye)(ye)數(shu)(shu)(shu)字化(hua)轉(zhuan)型(xing)(xing)打(da)造了(le)堅實的基礎，規模化(hua)的改造開啟了(le)企(qi)(qi)業(ye)(ye)對于“數(shu)(shu)(shu)字浪潮”的認知，也(ye)提高了(le)企(qi)(qi)業(ye)(ye)數(shu)(shu)(shu)字化(hua)轉(zhuan)型(xing)(xing)的意識。埃森哲(zhe)2022年的調研數(shu)(shu)(shu)據(ju)顯示(shi)，近六成(cheng)企(qi)(qi)業(ye)(ye)表示(shi)未(wei)來1-2年將加(jia)(jia)大數(shu)(shu)(shu)字化(hua)投資力度，其(qi)中計劃(hua)大幅(fu)增(zeng)加(jia)(jia)(15%以上)的企(qi)(qi)業(ye)(ye)占(zhan)比為(wei)(wei)33%，同比增(zeng)加(jia)(jia)11%。
數(shu)據來(lai)源：《數(shu)字化轉型，可持續的(de)進化歷程——2022埃森(sen)哲中國企(qi)業數(shu)字化轉型指數(shu)》
在張軼看來，上述長期鋪墊也塑造了現階段制造業呈現的三大趨勢——更多機器人，部署更先進的伺服技術讓制造過程更加柔性;更多數字化，即提升機器和生產線全生命周期的數字化程度，更高效地賦能生產運維;更多互聯互通性，如借助邊緣計算與云計算，進而實現數據分析、預測性維護和人工智能等應用。
談及(ji)如(ru)何(he)將制(zhi)造業(ye)數(shu)字化(hua)轉(zhuan)型的(de)抗風險能(neng)(neng)力進行拆解，張軼(yi)認(ren)為：“數(shu)據仍是(shi)轉(zhuan)型的(de)驅動核心要(yao)素(su)，提質降本增(zeng)效仍是(shi)轉(zhuan)型的(de)根(gen)本目的(de)，數(shu)字化(hua)、網絡(luo)化(hua)和(he)智能(neng)(neng)化(hua)依舊是(shi)重要(yao)抓手。”張軼(yi)觀察(cha)到，伴(ban)隨消費結構升級，制(zhi)造業(ye)企業(ye)個性化(hua)、定制(zhi)化(hua)需求激增(zeng)，工廠(chang)生產(chan)(chan)模(mo)式逐(zhu)步從單(dan)一品種、大批(pi)量的(de)“剛性生產(chan)(chan)”轉(zhuan)向多樣(yang)化(hua)、小規模(mo)、周期可控(kong)的(de)“柔性生產(chan)(chan)”。
“新秀”數字孿生潛力巨大
“若(ruo)要重新審(shen)視當下制造業數字化(hua)改造面臨的挑戰，則會發(fa)現企業們(men)仍在掙扎(zha)于(yu)預(yu)算、工期等(deng)問(wen)題，錢和(he)時間(jian)永(yong)遠是(shi)最根(gen)本的課題。”張(zhang)軼(yi)提到(dao)。
調(diao)研數(shu)據顯(xian)示，制造業自動(dong)化(hua)企業反映，約有75%的項(xiang)目超出最初的預算;30%項(xiang)目因延期(qi)，增加了額(e)外的成本(ben)并減少了銷售額(e);60%調(diao)試時間(jian)用于識別和(he)消除控制軟件、協議和(he)集成的問題。
“對于(yu)企業存在(zai)的產品迭(die)代和上市周期(qi)長、系(xi)統(tong)調試日(ri)趨復(fu)雜等顧慮(lv)，如(ru)果能將生產流程前置化模擬(ni)，則(ze)可以大幅度消(xiao)除。這與如(ru)今(jin)正成為方案供應商(shang)新寵(chong)的‘數字孿(luan)(luan)生’不謀而合。” 這也是張軼看好數字孿(luan)(luan)生發展潛力(li)的原因(yin)。
簡(jian)單(dan)來講，數字孿(luan)生可(ke)以幫助企(qi)業(ye)在信息化平臺中建造(zao)一個與(yu)現(xian)實世界中物體、場景等完(wan)全一致(zhi)的(de)“克隆(long)體”，在完(wan)成現(xian)實本體和“克隆(long)體”的(de)數據(ju)雙向對接后，企(qi)業(ye)最(zui)終可(ke)以達(da)到通過虛擬(ni)世界，認知、分析(xi)、管理和操(cao)控(kong)現(xian)實的(de)目的(de)。
由此，張軼表示：“數字孿生是連接物理實體和數字模型的最佳紐帶。”在實際應用中，數字孿生可被用于產品生產制造的全生命周期。在正式生產之前，企業可以通過仿真模擬，在虛擬環境中驗證生產線的排產、生產環節，加速產品優化;在產品正式投入使用后，企業也可通過工業互聯網收集報(bao)錯、產品更新(xin)等產品數據(ju)信息，進行針對性的、及時的閉環優(you)化。
“這(zhe)就體現出了數字(zi)孿(luan)生(sheng)最為重要(yao)的優(you)勢(shi)，也是‘全(quan)生(sheng)命(ming)周期’的本質——數字(zi)孿(luan)生(sheng)在研發(fa)、生(sheng)產、銷售之后，依然會(hui)給予企業長線、閉環的反饋(kui)。”張軼總結道。
數字孿生價值貫穿產品全生命周期
數(shu)(shu)字(zi)(zi)化(hua)轉型正步入新的(de)階段(duan)，張軼(yi)觀(guan)察到數(shu)(shu)字(zi)(zi)孿生(sheng)的(de)需(xu)求(qiu)正在(zai)涌現。如今，制造業(ye)企(qi)業(ye)具(ju)備(bei)足夠(gou)強的(de)轉型自驅(qu)力，市面上也(ye)涌現了一(yi)批數(shu)(shu)字(zi)(zi)化(hua)轉型方案(an)供應商，助力降低企(qi)業(ye)數(shu)(shu)字(zi)(zi)化(hua)轉型的(de)門檻。可(ke)以(yi)說，市場環境和企(qi)業(ye)自驅(qu)二者相向而行，也(ye)促成了數(shu)(shu)字(zi)(zi)經濟(ji)走(zou)深向實。
張軼(yi)以施(shi)耐德電氣(qi)曾在2022年推出的數(shu)字(zi)(zi)孿生產品——EcoStruxure?機器(qi)(qi)專(zhuan)家(jia)數(shu)字(zi)(zi)孿生軟件(jian)(EcoStruxure? Machine Expert Twin)為例進行解讀。該軟件(jian)作(zuo)為適用于(yu)整個(ge)機器(qi)(qi)生命(ming)周期的可(ke)擴(kuo)展數(shu)字(zi)(zi)孿生軟件(jian)套件(jian)，可(ke)用于(yu)創(chuang)建(jian)真(zhen)實機器(qi)(qi)的數(shu)字(zi)(zi)模型，以便在構建(jian)機器(qi)(qi)之(zhi)前開始虛擬設計、虛擬調試和(he)敏捷開發，從而(er)實現機械、電氣(qi)和(he)控制工作(zuo)分配的并(bing)行工程(cheng)。
從(cong)組成來(lai)看，該軟(ruan)件(jian)(jian)包括(kuo)集(ji)成了仿真和(he)(he)(he)3D可(ke)視(shi)化的(de)Visu、在有PLC控制器(qi)(qi)(qi)的(de)環(huan)境(jing)下對機(ji)器(qi)(qi)(qi)進行仿真和(he)(he)(he)控制功(gong)能測試(shi)的(de)Builder以及允許訪問(wen)完(wan)整的(de)Machine Expert Twin套件(jian)(jian)和(he)(he)(he)底層(ceng).net 框架(jia)的(de)Developer，后期還會(hui)有支持(chi)在無PLC控制器(qi)(qi)(qi)環(huan)境(jing)下創建機(ji)器(qi)(qi)(qi)模擬功(gong)能的(de)Designer。該軟(ruan)件(jian)(jian)支持(chi)各種(zhong)復雜的(de)應用，覆蓋單(dan)一設(she)備到完(wan)整產線，其營造的(de)直觀環(huan)境(jing)包含拖放(fang)式機(ji)電(dian)組件(jian)(jian)、虛擬現實(shi)/增強現實(shi)(VR/AR)界面和(he)(he)(he)應用程序庫，能夠有效(xiao)促(cu)進機(ji)器(qi)(qi)(qi)、電(dian)氣和(he)(he)(he)控制任(ren)務的(de)并行開展(zhan)。
在(zai)上(shang)述模塊的支撐下(xia)，EcoStruxure機(ji)器專家(jia)數字(zi)孿生軟(ruan)件橫跨(kua)從銷售、概念原型、設(she)計到制造和運(yun)營(ying)的設(she)備(bei)全生命周期——
銷售(shou)：通過(guo)將設(she)計理念轉化(hua)(hua)為有(you)說服(fu)力的動態銷售(shou)演示(shi)方案(an)，該套件以可(ke)視(shi)化(hua)(hua)方式為客(ke)戶(hu)(hu)呈(cheng)現最終產(chan)品。此外，其(qi)展示(shi)的設(she)計細(xi)節(jie)(jie)有(you)助于客(ke)戶(hu)(hu)改進和(he)驗證產(chan)品原(yuan)型，降低風險和(he)質量(liang)成本(ben)，并加快產(chan)品上市(shi)時間。預(yu)計可(ke)節(jie)(jie)省35%的上市(shi)時間與10-20%的質量(liang)成本(ben);
設(she)計(ji)制造：該軟(ruan)件覆蓋從(cong)設(she)計(ji)到機(ji)器、電氣和(he)控制全流程的數字(zi)化，支持虛(xu)擬測(ce)試策略和(he)調(diao)試，可縮短工(gong)廠驗(yan)收測(ce)試周(zhou)期(FAT)。在提升軟(ruan)件質(zhi)量的同時，加快試產擴量進程，并節(jie)約現場調(diao)試時間(jian)。經過(guo)測(ce)算，該方案可節(jie)省60%調(diao)試時間(jian)并提高軟(ruan)件質(zhi)量;
運維：該(gai)軟件基于(yu)機(ji)器維修(xiu)、操作員培訓及進(jin)一步的改進(jin)和(he)升(sheng)級，在機(ji)器全生命周期內為原始設(she)備制造商提供新的收入來源。借(jie)助(zhu)該(gai)套件，原始設(she)備制造商(OEM)能夠以虛擬方式改進(jin)和(he)測試升(sheng)級方案，減少機(ji)器停機(ji)時間(jian)。
張(zhang)軼介紹(shao)，目前EcoStruxure機(ji)(ji)器專(zhuan)家數(shu)字孿(luan)生軟(ruan)件(jian)(jian)已經在物流(liu)，包裝，裝配等(deng)行(xing)業投入使(shi)用。某物流(liu)公司使(shi)用EcoStruxure機(ji)(ji)器專(zhuan)家數(shu)字孿(luan)生軟(ruan)件(jian)(jian)在項(xiang)(xiang)目前期快速構建物料(liao)搬運場景，如堆垛機(ji)(ji)，物料(liao)架，機(ji)(ji)器人等(deng)設(she)備，驗(yan)證整體設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合理性(xing)，提早規(gui)(gui)避各個部(bu)(bu)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)干涉，大大縮短了前期項(xiang)(xiang)目規(gui)(gui)劃設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)和(he)風險;在電氣設(she)計(ji)階段，該(gai)公司通過(guo)該(gai)軟(ruan)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)仿真功能(neng)進(jin)行(xing)虛擬(ni)調(diao)試，在部(bu)(bu)件(jian)(jian)采(cai)購的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時(shi)開展控制(zhi)器和(he)PLC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)程序調(diao)試，將現(xian)場調(diao)試次數(shu)從預計(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)7次降低(di)為實際的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2次，減少PLC程序重復修改的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間;在項(xiang)(xiang)目調(diao)試中，該(gai)公司在系統中實時(shi)投射現(xian)場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物流(liu)情況(kuang)，幫(bang)助客戶(hu)及時(shi)發現(xian)和(he)定位問題，縮短解(jie)決問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間;在項(xiang)(xiang)目交付后，該(gai)公司也(ye)能(neng)夠隨(sui)時(shi)無成本(ben)且靈活地驗(yan)證項(xiang)(xiang)目升級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種可(ke)能(neng)性(xing)，也(ye)能(neng)快速進(jin)行(xing)新員(yuan)工的(de)(de)(de)(de)(de)(de)培訓。
數字孿生是未來智能制造的趨勢
張軼認為，數字孿生能(neng)讓人(ren)們通(tong)過調控虛擬(ni)(ni)世界來指揮(hui)現(xian)實世界。最(zui)理(li)想的狀態下(xia)，未來工(gong)廠生產的任何一款(kuan)產品都會現(xian)在數字孿生系統上(shang)模(mo)擬(ni)(ni)，通(tong)過不斷調整參數、改變原料配(pei)比、改進(jin)生產方式及設計，最(zui)終在現(xian)實世界工(gong)廠中投入量產。
現如今，智能制(zhi)造正在(zai)跨入新(xin)的(de)(de)(de)階(jie)段，企(qi)業對(dui)于(yu)數字(zi)化(hua)工(gong)具產生(sheng)了更(geng)(geng)(geng)具實際(ji)應用(yong)價(jia)值的(de)(de)(de)需求。這也對(dui)所(suo)有的(de)(de)(de)方(fang)案供應商提(ti)出了全新(xin)的(de)(de)(de)挑戰，如何將制(zhi)造業越(yue)來越(yue)豐富(fu)的(de)(de)(de)應用(yong)場景(jing)和市(shi)場與更(geng)(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)(de)服(fu)務包容度、更(geng)(geng)(geng)低的(de)(de)(de)使用(yong)門檻相結合(he)，需要重(zhong)新(xin)定義數字(zi)化(hua)工(gong)具。可以預見的(de)(de)(de)是，數字(zi)孿(luan)生(sheng)將會在(zai)未來的(de)(de)(de)工(gong)業4.0時代大放異彩。
關于施耐德電氣
施耐德電氣的宗旨(zhi)，是賦能(neng)所有(you)人對能(neng)源和資(zi)源的最大(da)化利用，推動人類進步與可持續的共同發展。我們稱之為 Life Is On。
我們的使命是成為(wei)您實(shi)現(xian)高效和可持續發展的數字化伙(huo)伴。
我們(men)推(tui)動數(shu)字化轉型(xing)，服務(wu)于家居、樓宇、數(shu)據中心、基礎設施和工(gong)業(ye)(ye)市場(chang)。我們(men)通過集成世界領先的(de)工(gong)藝和能(neng)源(yuan)管理(li)(li)技術，從終端到(dao)云的(de)互聯互通產品(pin)、控制、軟件和服務(wu)，貫穿業(ye)(ye)務(wu)全(quan)生命(ming)周(zhou)期，實現(xian)整(zheng)合的(de)企業(ye)(ye)級(ji)管理(li)(li)。
我(wo)們(men)是一(yi)家擁有本土化優勢的全球(qiu)企業，致力于推(tui)動開放(fang)的技術及合作伙伴(ban)生態圈(quan)，積(ji)極踐行有意(yi)義、包(bao)容和賦能的共同價值觀。
施耐德電氣中國
施耐德(de)電(dian)(dian)氣(qi)從渤海之濱一家不足百人的(de)小(xiao)型合資工廠起步，到今天，中(zhong)國已發(fa)展(zhan)(zhan)成為(wei)施耐德(de)電(dian)(dian)氣(qi)全球第二大市場(chang)。施耐德(de)電(dian)(dian)氣(qi)有幸成為(wei)中(zhong)國改革開放(fang)的(de)親(qin)歷者(zhe)和參與者(zhe)，并受益于中(zhong)國的(de)巨變。作為(wei)產(chan)業數(shu)字化(hua)轉型和可(ke)持續(xu)發(fa)展(zhan)(zhan)的(de)引領(ling)者(zhe)，施耐德(de)電(dian)(dian)氣(qi)以領(ling)先(xian)的(de)技術(shu)專(zhuan)長，助力(li)中(zhong)國產(chan)業在提升(sheng)效率的(de)同時實現綠色可(ke)持續(xu)，共同向高質量(liang)發(fa)展(zhan)(zhan)邁進。
