猪八戒网站建设,开微商城需要多少钱,医院网站建设需求分析,电商自学网免费没有“模型”作为基础的话#xff0c;很多当今的前沿概念将无法真正落地#xff01;今天#xff0c;数字孪生、人工智能、工业互联网、边缘计算这些概念在整个产业里非常的火热#xff0c;但是#xff0c;要知道#xff0c;如果这些概念没有“模型”作为基础的话#xf…没有“模型”作为基础的话很多当今的前沿概念将无法真正落地今天数字孪生、人工智能、工业互联网、边缘计算这些概念在整个产业里非常的火热但是要知道如果这些概念没有“模型”作为基础的话那么这些概念将无法真正落地因为模型是数字世界与物理世界连接的桥梁另一方面仿真技术使得在复杂变化的制造现场可以实现非常多的虚拟测试、早期验证降低整个制造业的整体成本很多时候我们必须了解为什么要进行建模仿真一、机器生产中的复杂变化究竟机器的生产有多么复杂只有研发机器的工程师们才能更清楚在每个行业生产的复杂度都包含了多个维度① 材料的复杂性在印刷中纸张或薄膜都是数千种可能性而在纺织机械领域天然的纤维如棉花、丝、羊绒等都是随着产地而纤维特性不同在塑料领域的颗粒种类也千变万化他们都拥有不同的流体加热变形属性在灌装领域瓶子的材料、规格也是千变万化。② 工艺的复杂性对于印刷本身也有柔版、凹版、胶印多种包括轮转与单张的组合还有涂布、裁切等的组合对于纺纱也包含了转杯纺、涡流纺、气流纺、环锭纺等多种形式。③ 流程的复杂性生产的工序也随着生产任务的不同而变化比如灌装不同类型的饮料时候所需的电子阀动作流程也不同碳酸饮料与非碳酸饮料或者贴标单元可能会有1个、2个、3个不同的标签都会组合成不同的工序流程。图1-机器的变化组合成千上万如图1所示从上面三点我们就可以看到一台机器如果希望它具有广泛的适应力那么它在材料、工艺、流程三个方面就会组合出成千上万种组合这是制造的复杂的地方—也是为什么必须进行建模仿真的原因。如果不采用建模仿真来进行这样的模型构建对于机器的开发而言就必须进行大量的物理测试与验证这个成本是极其巨大的—尽管我们采用了测绘的方式减少测试验证环节的投入一个机器的研发仍然是投入巨大的尤其是具有“高端”定位的机器它必须拥有稳定而可靠的适应变化生产的能力。二、建模仿真带来哪些应用优势如果我们全流程的看待机器的开发从概念设计、原型设计、测试验证整个流程中最烧钱的地方在哪里 图2-基于V模式的开发对于机器与系统的开发V-Mode是普遍被应用的模式在整个设计与开发阶段从概念到需求、功能规范、子系统设计再到实现各个阶段对应都有相应的测试与验证这个集成测试验证是确保每个流程都能够保证任务的质量与进度得到控制顺利完成产品整个的研发过程而这些过程中真正需要耗费大量的成本的往往是测试验证这些过程。在传统的机器设计中这个环节往往需要按照严格的流程来进行而通过建模仿真所实现的虚拟测试与验证可以使得这个环节被提前缩短整个流程周期如图3所示即是并行工程有了建模仿真这样的开发工具和方法可以实现电气控制与应用软件和机械的并行开发。图3-并行工程建模仿真可以让机器的开发带来非常多的便利包括如图4的几个方面① 虚拟调试缩短开发周期与降低成本对材料的工艺特性、机械传动、控制的联合测试中只有在虚拟环境中对参数进行最优的调整才是最节省成本的只有几乎完成最优后再下载到物理对象上进行验证才能更好的实现成本的降低否则例如印刷机如果要进行某种材料的测试300米的速度下一卷纸就10分钟多烧完了几千块的材料费用就很快消耗掉而大量的机器功能会造成巨额的测试成本。② 降低安全风险对于一些设备而言虚拟测试与验证还可以降低安全风险例如风力发电对于各种安全机制的测试包括在一些大型机械装备的开发中如果没有良好的安全机制保障那么就有潜在的安全风险因此可以在虚拟环境中进行。③ 复用的组件开发对于很多具有共性的应用软件来说例如张力控制模型针对塑料薄膜、印刷的纸张、纺织的纱线、金属板材的开卷校平、弹簧送丝等各种场景来说可以用于开发各种控制模式下(闭环、开环、有跳舞辊、伺服电机调节等)的模型及其参数验证然后封装为可复用的共性组件在应用开发中直接配置其模式、参数等加速机器的配置响应快速的市场变化需求。图4-建模仿带来的好处因此建模仿真是一种显著降低成本的方案而且有了这些模型后针对未来的数据应用可以实现① 数字孪生通过动态的实时交互数字系统与物理系统可以进行动态验证尤其在个性化生产中这种实时交互对于响应产线变化至关重要。② AR/VR应用有了模型后这些模型与现场数据的匹配会让AR/VR的应用成为可能可以进行可视化培训、在线安装调试的指导等等工作。③ 机器学习数据驱动与模型驱动必须融合才能各自发挥其优势基于数据的可以发掘潜在的规律而模型将已有的知识形成控制两者互补学习到的新规律可以被融入到机理模型而机理模型又能够为学习奠定基础。总之有了模型可以做非常多的事情可以让机器制造商实现非常多的机器灵活设计和功能设计。三、建模仿真是真正创新设计的源头“知其然也要知其所以然”—这就是在制造领域里我们必须知道机器设计的“Why”-源头的原理建模就是对整个机器进行真正的根源性设计而这种设计也是后续所有“创新”的源泉如果缺乏这些数字建模那么就意味着我们缺乏“变化”的能力只是测绘了一种机械而没有掌握它的原理性设计即使采用“逆向工程”其实也是不能完全掌握其设计精髓无法让我们在这个基础上获得创新当在竞争中做一些调整尤其是现在机械的Know-How更多的是工艺软件形式存在、安装方式的话对我们来说就会意味着不知道的“坑”—要想真正实现差异化、超越必须回到原始的建模上才能真正掌握“核心技术”。四、建模仿真实际案例以下是贝加莱支持建模仿真的实现方法图5-贝加莱的建模仿真层级作为领先的自动化厂商在建模仿真领域在早期的控制系统设计时即采用了建模仿真的接口连接自2008年Mathworks推出Simulink PLC时最初发布针对C代码的自动代码生成贝加莱的Automation Studio即支持高级语言通过AS Target for Simulink接口可以一键导入到Automation Studio中进行硬件在环测试(Hardware In the Loop)在之后又与MapSim、IndustrailPhysics进行了合作开发基于FMU/FMI接口FMU是功能模型单元而FMI是功能模型接口通过在MapSim和IndustrialPhysics中的建模仿真的代码(二进制)和描述(XML)可以被通过FMI下载到Automation Studio中进行测试。图6-Automation Studio与各种建模仿真软件的交互过程贝加莱自身Automation Studio中有针对硬件设备的仿真和ScenViewer的可视化呈现而MATLAB/Simulink是针对传感器、控制与驱动系统的建模仿真MapleSim则是针对机械的传动控制、运动学、物理学(摩擦力、张力)等进行建模仿真如图6所示IndustrialPhysics则是针对生产流程产线联合进行包括避免碰撞、物料流动过程的建模仿真即面向生产过程的建模仿真这些都可以通过FMU/FMI与Automation Studio进行交互未来这个接口也可以是基于OPC UA来实现。实现案例解析在集装箱吊装的岸桥系统、履带吊、龙门吊等领域因为钟摆效应使得被吊装的物体不能快速处于稳定状态而使得整个效率比较低防摇系统即用于解决这类问题在贝加莱工程师们通过如图7所示的过程首先对岸桥的吊装过程进行物理的建模(吊装的路径尺寸、岸桥机械、摩擦力、位置、速度等传感器采样)。图7-防摇系统的建模仿真开发然后在MATLAB/Simulink里对它的控制对象-变频器的输出进行算法设计和参数调校使得获得一个最佳的控制模型然后下载到Automation Studio进行物理对象的虚拟调试进行各种场景下的功能测试(下方有/无障碍物、加速度限制、手/自动切换)然后经过反复验证后代码封装成一个软件功能块供反复的使用用户根据自身的岸桥机械、功能需求进行配置这个模块即可生成整个应用程序快速而可靠。图8-防摇系统的功能设计图8是基于建模仿真开发的防摇系统的功能和特性包括防止碰撞的安全区设计、轨迹信息预知、手/自动切换、轨迹上停车、轨迹限制、精确定位等功能该系统已经在多个港口的岸桥系统得以应用。在无数的变化中如果没有建模和仿真我们将迷失在材料和流程的千变万化中不得其法而所有的创新都来自于我们对客观世界的理解对我们知识的凝聚而建模仿真则是实现这个创新与发展的根基。来源贝加莱工业自动化侵权烦请联系删文。
