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。

从哪里获取第一批管理壳?

我们已经开始为某些的组件创建管理壳。这些管理壳会不断扩展,以容纳新的子模型和附加产品。上述产品系列已创建第一批管理壳供您试用。其中包括下列子模型:

  • 数字铭牌
  • 联系信息
  • 技术参数
  • 文档
  • CAD 模型
  • ECAD 模型

我们正在不断为更多产品系列和更多子模型开发管理壳。上述产品的最新管理壳可在 Festo 在线商店“CAD 下载”模块下找到,名称为“数字孪生”。示例:用于小型滑台式气缸 DGST 的数字孪生 . (需登录)

我们推荐使用工业数字孪生协会提供的 AASX Package Explorer 浏览器,这款浏览器方便查看管理壳。为此请访问 idtwin.org .

仿真和虚拟调试

虚拟调试是仿真的一项重要应用。在数字模型中,机器开发人员可以轻松测试真实的物理驱动器如何移动,并对位移编码器或端部位置传感器的信号进行进一步处理。虚拟调试的好处,不只在于可以在机器或设备设计阶段同时铺开多个流程,还可在控制程序开发阶段确保较高质量的编程,更可缩短车间内的真实调试时间。

我们积极支持为管理壳开发“仿真模型”子模型,并将行为映射为通用标准格式 FMI/FMU(Functional Mockup Interface,功能模型接口/Functional Mockup Unit,功能模型单元)。目前,这项开放标准的重要性日益突显,已获得多家知名工具制造商支持。其优势,是可以轻松交换模型及其通用集成数据。