数字孪生与虚拟调试

数字孪生在机器和设备制造领域的标准化和统一应用

来探索数字孪生的潜力吧!数字孪生致力于能够联合所有与自动化组件和效应链有关的信息模型,并将其以数字形式表示出来,该种概念在工业 4.0 背景下扮演着重要角色。其可以在从工程组态过程到虚拟调试 (VIBN) 和运行阶段,再到回收利用的整个生命周期提供普遍可用的文档、几何模型和仿真模型等。欢迎探索数字孪生世界,在我们的支持下将生产提升到更高层级。

数字孪生远不只 3D 模型这么简单, 它还包含了物理实体的数字图像,带有许多元件信息和系统关联信息。其中包括对其能力、在机器中的作用、行为、运动学和动力学仿真及其通信情况等的明确描述。工业 4.0 机器架构完全基于数字孪生。它带有实用的标准化通信接口,从虚拟调试到机器控制,再到数据采集和由此产生的增值服务,比如维护、诊断等,在机器的整个生命周期内帮助客户减轻工作负担。管理壳是实施数字孪生的核心技术元素。

管理壳(Asset Administration Shell,资产管理壳)

管理壳的概念:它为工业 4.0 实际实施数字孪生,打通不同供应商的解决方案之间的数据交互。它支持使用不同的通信通道和应用程序,充当物联网对象与网络化、数字化、分布式世界的连接纽带。

管理壳由多个子模型构成,子模型中描述资产的所有信息和功能性。子模型可以包含特征、特性、属性、状态、参数、测量数据和功能,在所有生命周期阶段提供标准化访问功能和跨制造商访问功能。

数字孪生应用案例

数字铭牌

产品上所张贴的铭牌,其信息内容受产品上可用面积、产品尺寸和可用字号制约。“数字铭牌”子模型以数字形式提供包含证书和文档在内的所有相关信息。

它具有以下优势:

  • 节约时间和成本:立即访问最新版文档
  • 无打印和物流成本:适用现行公认标准 DIN SPEC 91406
  • 可持续性:节约资源,无需提供纸质文档
  • 全球通用:提供母语版本文档和当地适用证书(CE、CCC 等)

支持机器读取的结构化技术参数

元件和系统的技术参数记录在单独的子模型中,遵循结构化和语义明确两项原则。因此,这些信息不同于现行文档,它们可以自动记录和编辑。

它具有以下优势:

  • 所有重要产品数据都存储在中央信息存储器中。
  • 这样无需访问制造商在线门户网站或打开纸质文档进行查询,既省时又省力。
  • 技术参数和特征语义描述清晰,并支持机器编辑。

虚拟调试

得益于为虚拟调试量身定制的行为模型,多个开发步骤可同时展开,从而缩短上市时间。

它具有以下优势:

  • 缩短机器和设备的开发和调试时间。
  • 凭借 Festo 域知识提高模型质量。
  • 降低模型库的开发和维护成本。

Simulation and virtual commissioning

An important application of simulation is virtual commissioning. A digital model makes it much easier for the machine designer to test how the physical drives move in real life and how signals from the displacement encoder or end-position sensors are processed. Virtual commissioning enables processes to be run in parallel during the design phase of a machine or system, it ensures higher quality in the development of the control program and it shortens the actual time needed for commissioning on the shop floor.

We are actively supporting the development of the "simulation model" sub-model for asset administration shells and use the cross-manufacturer FMI/FMU (Functional Mock-up Interface/Functional Mock-up Unit) standard format to map behaviour. This open standard is becoming increasingly important and is now also supported by well-known tool manufacturers. The advantages are that models can be easily exchanged and integrated into the products of any manufacturer.