作者 |Mark Hoske

本文探討了仿真和數字孿生軟件如何通過實現自動化系統(tǒng)的概念、設計、測試、培訓、安裝、升級和優(yōu)化來加速數字化轉型，從而提高企業(yè)的競爭力。

使用仿真軟件和數字孿生可以幫助實現自動化和控制的有效集成，以提高競爭力。系統(tǒng)集成商需要了解客戶的需求，在仿真中直觀表示這些項目的需求，往往會獲得更好的效果。仿真是一種未被充分利用的策略，Huffman Engineering公司的工程經理Keith Mandachit預計，“隨著我們進入數字化時代，能夠看到更多這樣的策略。”

仿真軟件使得可以在安裝前進行測試。它通過測試概念和策略來實現創(chuàng)新，而無需構建系統(tǒng)的資本支出。它允許在準備好運營系統(tǒng)之前對操作員進行培訓。所有這些評估組件都意味著，當實際設計結合在一起時，設計會更智能、更快速、更準確。

Applied Manufacturing Technologies (AMT)公司的首席運營官Craig Salvalaggio表示，仿真軟件可以用于復制離散事件、模擬工廠過程和工作流程，以及為自動化項目進行虛擬調試。

01用于自動化和控制的數字孿生

數字孿生軟件可以幫助創(chuàng)建并徹底測試機器或過程，而無需物理構建和安裝。例如，假設一個項目正在考慮通過機器運行輸送機。創(chuàng)建仿真可以顯示機器設計是否能夠跟上輸送機運行的速度，或者很容易顯示較小的機器如何仍能滿足目標并適應較小的空間。數字孿生甚至可以在系統(tǒng)開始生產之前，幫助進行操作人員的培訓。

在為數字孿生提供更多細節(jié)之前，“我們總是能通過編程在軟件中進行仿真，連接開關并對其進行強制，操作數據和寄存器值，并查看邏輯如何工作?！盡andachit說。將其擴展為數字孿生，可以顯示更多過程是如何相互作用的，并有助于規(guī)劃、設計、測試和升級控制系統(tǒng)設計。他說，現在我們可以提前測試代碼和整個過程，而不僅僅是零零碎碎的測試。

Salvalaggio建議，通過數字孿生可以顯示如何將元件引入工作單元，并確定對所設計應用程序的工作過程、動作和周界防護的影響，以更好地規(guī)劃、查看場景并進行虛擬調試。

02仿真軟件的優(yōu)勢在數字孿生中得到擴展

Salvalaggio描述了三個不同難度等級的仿真：

·作為一種可視化的規(guī)劃工具，仿真可以為工廠的系統(tǒng)設計概念化帶來很多價值，比二維布局更有幫助。

·更進一步，軟件可以仿真進料、有效載荷、運動學、機器人、輸送機、產品流和過程吞吐量，這遠遠超出了一個工作單元的設計。高級仿真有助于進行更多工程級別的工作，為離線編程提供反饋，并減少系統(tǒng)集成和現場安裝時間。

·最有用和最具挑戰(zhàn)性的是完整的數字孿生，它能隨著從工作單元竣工圖紙到工廠實際情況的變化而不斷更新。作為工作流程的一部分，新信息需要更新數字模型，以實現更多價值。

隨著仿真和數字孿生軟件功能的不斷發(fā)展，成本也在下降。Salvalaggio預計，“ 五年后，我認為我們將看到數字孿生獲得更廣泛地引用”，尤其是當大公司開發(fā)出大量的可實施方案并帶來顯著的價值提升時及增加。

數字孿生可以幫助制造企業(yè)實現優(yōu)化，“在冒險花費時間和資源對系統(tǒng)進行物理改變之前，先看看模擬的改變是否會帶來預期的回報?！?Mandachit說。模擬和數字孿生的使用有助于工廠更好地規(guī)劃，以適應生產需求和變化。

03高效使用仿真軟件的7個技巧

關于仿真軟件如何助力數字化轉型的實施，ChatGPT給出了自己的答案。Control Engineering雜志近日就自動化和控制應用如何使用仿真軟件詢問了ChatGPT，得到了如下的回復。

仿真軟件可以成為數字化轉型升級的強大工具，因為它允許在安全可控的環(huán)境中測試編程升級、重新設計、優(yōu)化和培訓，然后再在工廠車間的物理環(huán)境中實施。

七個技巧可以幫助高效地使用仿真軟件進行自動化和控制：

1.確定仿真的范圍：明確定義需要仿真的過程，包括所有輸入、輸出和影響系統(tǒng)的其它相關因素。

2.選擇合適的仿真軟件：選擇能夠準確表示被建模系統(tǒng)并具有分析所需功能的仿真軟件。

3.準確收集數據：收集有關建模過程的準確數據，如輸入/輸出數據、運營參數和其它相關信息。這些信息將有助于確保仿真能夠準確表示物理系統(tǒng)。

4.驗證仿真：仿真完成后，通過將其結果與真實物理系統(tǒng)的實際結果進行比較來驗證仿真。這將有助于確保仿真的準確性和可靠性。

5.使用仿真進行培訓：仿真軟件可用于對操作員和工程師進行新工藝或升級方面的培訓。它為測試和學習提供一個安全可控的環(huán)境，沒有對實際系統(tǒng)造成損壞的風險。

6.使用仿真進行優(yōu)化：仿真軟件也可以用于優(yōu)化過程。通過測試各種場景和設置，工程師可以確定最高效、最有效的系統(tǒng)運行方式。

7.迭代和優(yōu)化：在工廠實施之前，使用仿真軟件測試和完善各種設計、升級或優(yōu)化策略。這有助于節(jié)省時間、資源并防止代價高昂的錯誤。

仿真軟件可以成為自動化和控制應用的寶貴工具，允許在安全可控的環(huán)境中測試升級、重新設計、優(yōu)化和培訓。通過遵循最佳實踐并使用適當的軟件，工程師可以提高控制系統(tǒng)的準確性、可靠性和效率。

關鍵概念：

隨著仿真和數字孿生軟件功能的不斷發(fā)展，成本也在下降。

了解使用仿真軟件進行自動化和控制應用的7個技巧。

思考一下：

您是否使用仿真和數字孿生來加快和改進遷移和升級？

審核編輯：湯梓紅