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對制造業(yè)數字化轉型來(lái)說(shuō)，很關(guān)鍵的一點(diǎn)是要通過(guò)虛擬化功能，創(chuàng )建仿真以及使用數字化模型，來(lái)將生產(chǎn)操作從工廠(chǎng)車(chē)間里模擬出來(lái)并形成制造優(yōu)勢。設計和組裝部分必須擴大其作用并生產(chǎn)出兩個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)包括相關(guān)產(chǎn)品純信息的虛擬模型，另一個(gè)是其實(shí)際物理對應物。數字化使我們能夠做到這一點(diǎn)。 數字化生產(chǎn)制造賦予了操作人員靈活調整產(chǎn)量，以及在整個(gè)流程中較早交付多個(gè)產(chǎn)品型號的能力，這些都是實(shí)現項目收入最大化并最終實(shí)現利潤最大化的關(guān)鍵因素。在初始階段，可以在原型中心里對生產(chǎn)制造流程進(jìn)行概念上的虛擬化，接下來(lái)在生產(chǎn)中心里轉化為量產(chǎn)，從而在全球市場(chǎng)上提升其業(yè)務(wù)靈活性以及成本控制。 不僅如此，數字化生產(chǎn)制造為操作人員提供了自由交流設計知識和技術(shù)經(jīng)驗的機會(huì )。反過(guò)來(lái)，數字化生產(chǎn)制造也實(shí)現了對生產(chǎn)瓶頸的有效識別，這樣工廠(chǎng)就可以通過(guò)對產(chǎn)出的優(yōu)化調整來(lái)滿(mǎn)足高峰時(shí)的需求。 在與一家領(lǐng)先的國際化軟件公司的協(xié)作中，一家法國瓷器制造商通過(guò)將整個(gè)設計和開(kāi)發(fā)流程遷移到云端，對其整個(gè)生產(chǎn)制造理念進(jìn)行了變革。該平臺的目標是不再進(jìn)行成本高昂的物理原型制作，讓制造商創(chuàng )建并驗證可以為開(kāi)發(fā)模具提供參考點(diǎn)的虛擬模型。該公司也準備對其現有的產(chǎn)品目錄進(jìn)行數字化，以保留其150年的設計貢獻。 虛擬產(chǎn)品原型技術(shù)以3D線(xiàn)框圖技術(shù)而著(zhù)稱(chēng)，該技術(shù)與喬治·盧卡斯在1977年的電影“星球大戰”中創(chuàng )造死星時(shí)所用的技術(shù)一樣。工程設計人員進(jìn)一步利用了該流程，使用掃描樣本來(lái)對虛擬模型進(jìn)行分層，以此識別出制造產(chǎn)品所需要的合適的材料。 隨著(zhù)可持續性已經(jīng)變成了至關(guān)重要的性能指標，測試及選擇材料的過(guò)程需要進(jìn)行簡(jiǎn)化。因此，虛擬原型設計需要在節省寶貴的資源的同時(shí)改善可持續性。 以數據為驅動(dòng)力的方式 在原型開(kāi)發(fā)階段之后，生產(chǎn)制造商就要努力滿(mǎn)足在第一批產(chǎn)品中實(shí)現設計及功能性的重復性。目前，這需要對有爭議的精度問(wèn)題進(jìn)行昂貴的實(shí)體質(zhì)量檢查。 從工程設計的角度來(lái)看，解決這些特定的挑戰需要一個(gè)以數據為驅動(dòng)力的方式。生產(chǎn)制造流程需要在數據產(chǎn)生的過(guò)程中對其進(jìn)行捕捉，同時(shí)制作出一個(gè)反映實(shí)體產(chǎn)品的鏡像虛擬模型。這為實(shí)現產(chǎn)品規范管理（PSM）系統奠定了基礎。 制造生態(tài)系統 這個(gè)想法是努力構建一個(gè)制造生態(tài)系統，能夠在空間、陸地或海上按需創(chuàng )建組件和工具。目前，激光成型技術(shù)以及數字化設計數據正在用于將粉末材料合成為復雜的航空電子結構件，如F/A-18E/F導管。在一種稱(chēng)為選擇性激光燒結的工藝中，使用鈦金屬和其他材料打印出不同大小的部件。 虛擬化制造的應用正在不斷深化。當一家企業(yè)使用物理原型來(lái)進(jìn)行設計迭代的時(shí)候，某些材料類(lèi)型（諸如金屬）不能以理想的成本來(lái)進(jìn)行數字化制造或機加工。如果最終產(chǎn)品的材料和原型的材料不同，即使公司采用了快速成型或3D打印技術(shù)，也無(wú)法準確預測最終產(chǎn)品的材料屬性。 當涉及到結構設計的時(shí)候，無(wú)論是茶杯，還是飛機和汽車(chē)都需要面對同樣的挑戰。材料的選擇、耐用性以及設計的靈活性，都需要和產(chǎn)品在現實(shí)世界中與力、熱以及震動(dòng)的相互作用保持一致。在這種情況下，虛擬化制造可以將有限元分析法（FEA）提升到另一個(gè)層次。例如，焊接模擬（涉及到熱應力和殘余應力相關(guān)因素）會(huì )有助于優(yōu)化工具設計以及實(shí)際的焊接工藝。研發(fā)工作正在積極為自動(dòng)化流程優(yōu)化的模擬和預測開(kāi)發(fā)FEA軟件。一旦與控制系統整合起來(lái)，它將可以在工廠(chǎng)車(chē)間里對工具進(jìn)行再次校準，在不需要人工干預的情況下完成對設計、工具、制作以及材料的變更。 雖然虛擬制造開(kāi)始作為設計和測試工具的一種方式，但它已經(jīng)發(fā)展成為支持生產(chǎn)過(guò)程乃至產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的強大力量。通過(guò)數字模型可以捕獲產(chǎn)品信息，以便在工廠(chǎng)車(chē)間進(jìn)行快速原型設計并最終實(shí)現批量生產(chǎn)。圖片來(lái)源：L&T科技服務(wù)公司
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