工业制造正面临着日益严峻的新挑战。训练有素的专业人员普遍短缺。与此同时，许多产品的生命周期越来越短，而变型产品和批量产品的数量却在不断增加。此外，市场动态和不断变化的供应链要求数控机床的利用率不断提高，流程更加透明，员工能够有针对性地执行任务。在这种复杂的环境中，"数字孪生 "的概念带来了巨大的希望。它使虚拟模拟物理对象、机器和系统成为可能，并利用来自传感器的实时数据改进决策等。但究竟什么是数字孪生系统，它又如何帮助优化现代制造业的流程？
从技术角度来看，数字孪生的概念并不充分。虽然其目标是将实物的所有细节和属性转移到数字空间中，但仅有这样的数字图像并没有进一步的功能，因此毫无价值。
数字孪生：真实物体的数字模型
只有通过真实物体的数字模型及其数字影像，数字孪生系统才能真正发挥作用。数字模型是真实物体的动态三维表示，可用于模拟和分析。相应真实组件的相关数字影像代表了从该模型中收集或模拟的数据。只有通过模型和影子的结合，数字孪生才能够改进产品和流程，并根据生成的信息在模拟、分析和优化的连续循环中避免错误。
行业应用
行业中，数字孪生可用于产品或单个组件生命周期的各个阶段。机床和制造行业的可能应用包括
- 虚拟评估和验证
- 迭代优化
- 实时监控
- 机器和系统管理
- 生产和制造控制
- 状态监测
- 预测性维护
- 故障检测和诊断
- 机器和系统性能预测
使用 DMG MORI DIGITAL TWIN 时的客户利益
使用数字孪生系统的优势不胜枚举。以 DMG MORI DIGITAL TWIN 为例，客户可从三个方面获益：
增加主轴生产时间。
- 将跑步和编程等非生产性活动转移到虚拟世界中
- 消除因碰撞造成的机器停机时间
降低组件成本。
- 通过优化流程和了解成本动因缩短周期时间
- 通过预先模拟和简化故障排除，消除废品率
增强员工能力。
- 通过早期培训和必要时的持续培训降低出错率
- 通过提高透明度，使复杂的任务更容易理解
虚拟空间机开发
利用 DMG MORI DIGITAL TWIN，可以完全在虚拟世界中开发新机器。通过虚拟控制器、刀具、夹具和工件，对机床的功能和能力进行模拟、分析和优化，直到结果符合创新的所有预期。从按下控制器上的按钮、更换刀具到不同的夹紧情况、轴运动和主轴负载，每一步都可以通过数字孪生系统进行数字化检查和调整。所有这些都是在 "真实 "机床投入生产之前完成的。
部件的实际试加工
当客户的 数控机床仍在制造时，他们可以使用数字孪生系统对其部件进行实际的测试加工。在机床安装到自己的工厂之前，他们就可以完善新机床的数控程序并培训操作员。机床安装完毕后，会不断向数字孪生系统传输有关其状态和当前工作的信息。这些数据反过来又有助于不断改进流程和做出明智的决策。
数字双胞胎不是独行侠。它们基于共同的语言和结构进行沟通和协作。这不仅适用于单个机器，也适用于机器人制造单元或带有多台机器、托盘和工具的自动化生产系统，以及设施内的自主运输系统及其路线。
唯一的要求是，系统的每个元素、服务或流程的每个特征都必须作为数字孪生系统与相关数据相连接。过去的信息越多越好，当前的数据越全面，算法就越 "聪明"。这使得分析更加精确，答案更加准确。这在预测现实世界中发生的事件时尤为重要。
数字孪生的定义：科学界的声音
解释了这么多，你可能还想知道如何简明扼要地定义数字孪生的概念。即使是学术界也还没有一个统一、明确的定义，对这个术语的解释也有不同的方法。以下是我们想与大家分享的一些定义：