计算机仿真技术:设计和制造革命 – 下部

正如我们在有关仿真的简短博客系列的上 中所讨论的那样,建模和仿真的发展在设计概念和产品制造之间架起了一座桥梁,并带来了额外好处,这就是:使工程团队能够用软件模拟多个场景以确保优化组件制造。但这种做法如何支持装配过程呢?另外,数字孪生和人工智能等新发展将带来哪些额外好处?在本博客中,我们将更详细地探讨这些主题。

仿真技术可优化装配过程

运动学和运动仿真或多体动力学 (MBD) 是机器仿真技术进步的关键领域。MBD 着眼于机器的运行方式,例如凸轮如何运动、转动凸轮所需的电机尺寸和功率,以及机器内运动部件的运动情况和轨迹。在实践中,这可能包括分析机器中凸轮的运动,例如冲压零件或将两个零件组合为子组件的运动。分析将使电机得到优化,从而提供合适的功率和扭矩。优化电动机尺寸有很多含义,通过优化可以尽量减少工具上的压力,也可以通过减少过程中功耗来降低操作成本。

MBD 仿真软件现在可以运行的间隔尺寸令人震惊。可以对机器进行建模,以显示施加在机器各个区域的力如何导致磨损或疲劳,以及在各种操作条件下发生的速度有多快。这种深入预测意味着可以在最早阶段采取措施来防止故障或延长机器使用寿命。

软件可以模拟和分析单个元器件的制造过程,以及机器如何在自动化装配过程中操作这些元器件。数字化转型的下一个激动人心的步骤是模拟一切,包括人类操作,以了解进一步优化的机会在何处。离散事件仿真(DES)就是这样一种仿真工具。 DES 对具有明确定义的活动或事件流程中的行为进行建模和预测。它侧重于最终产品的制造过程,即侧重于在生产阶段自动化中的机器和装配工具、操作员与自动化过程的交互方式、机器之间的交互方式以及如何优化整个流程以提高效率和生产力。

例如,仿真软件提供了有关这些要素快速交互方式的视角,并确定了过程的相对产量。鉴于环节的强度取决于其中最薄弱的环节,因此,生产线的运行速度等于其中最慢过程的运行速度。仿真能够分析过程中的每个环节,以找到最慢环节,然后进行优化以增加产量。

如果生产线包括专为自动化生产线设计和制造的机器,这种分析将特别有益。设计制造产品的机器越来越普遍,因为机器可以提高生产力,最终为主要客户和其客户降低单价。

数字孪生、人工智能和仿真未来

现在,Molex莫仕等公司正在使用仿真软件对从单个机器到生产线再到整个工厂的系统进行建模。数字化转型和物联网技术使实物世界中的流程和仿真模型之间的数据交换成为可能。

这就是所谓的数字孪生概念,为了了解给定过程的影响,数字孪生技术创建了精确仿真副本,包括将人类置于仿真场景中。

数字孪生以多种方式带来额外的好处。首先,数字孪生可以模拟现实世界,但也可以通过从生产线上获取现实世界数据并将其应用于虚拟世界来模仿现实世界。例如,在 1万次循环后收集的数据可以应用于数字孪生,然后通过外推法进行生产加速。这将使操作员能够预测生产线在 两万次循环后的表现,或者何时可能需要维护。预测性维护是数字孪生技术的一个显着优势。

数字孪生还可以预测变化可能造成的影响。使用可变参数对现实世界进行建模意味着,如果这些模型显示出好处,那么这些参数可以直接转移到现实世界中,并且我们对这些参数更改的影响具有高度的信心。在实际生产线旁边运行数字孪生体在未来将变得越来越普遍,而这一切都始于最底层的模拟技术。

如今,越来越多的公司正在开发制造业人工智能应用程序。 依靠现实世界的制造数据来训练人工智能模型可能既昂贵又耗时。 作为现实世界的虚拟副本,数字孪生可以提供强大且逼真的虚拟环境,从而实现对这些人工智能模型的无风险训练和测试。

Molex莫仕 正在积极提升其仿真和建模能力,并拥有不断增长的工具和专业知识组合。 我们还在建立一个数据库来记录这些材料的行为方式,以便在模拟中使用重要的基础参数。

最终,仿真可在制造过程的每个阶段提高生产力,并减少设计和制造过程中的时间、材料和成本浪费。 人们无需进行大量模拟即可了解这样做对每个人的好处!

Predictive Manufacturing Manager