工厂数字孪生的5个问题

数字孪生系统是实体产品的数字化镜像模型。就像有一面镜子，把看得见的外部展现出来。因此数字孪生“Digital Twin”这一概念在最初很容易被人理解。但是歌德曾在书中写过，植物展现出来的部分只是其现实的一半而已。在工业4.0时代，工厂可比植物复杂得多。因此工厂的孪生系统应当不只是将看得见的部分映射出来而已，要求更加严苛，那么是否切实可行呢？

Reinhard Knapp是德国工业工程软件公司Aucotec的全球战略主管，我们向他问了5个问题：

某一工厂一开始的时候只是一个原型，如何将原型变成映射系统？数字孪生的价值又体现在哪里？

确切地说，在工程设计领域，一开始只是数字现实。工厂一旦建成，最初的原型就会变成数字映射系统。但这对孪生并不是理所当然的从今往后一直一模一样。事实上，忘记更新是最常见的错误之举。数字孪生系统每少进行一次修复，或是工厂每少进行一次优化，孪生的相似性就会越来越小。因此，在工厂的整个生命周期内，数字孪生系统应当时刻按照工厂变化进行更新、与之一同成长和成熟，从而利用工厂的“智慧型大脑”随时进行分析，投入运用人工智能(AI)和处理故障情况等等。数字孪生系统具备生命力和成长能力，并作为工厂具有记忆力的“脑袋”，仿若灵魂一般，而这也是其巨大价值体现所在。

工厂及其数字孪生系统由多个相互链接的部分构成，那是不是还有一些部分尚未关联进来？

这里取决于孪生系统或工厂模型是否是一个跨学科的整体工厂。毕竟如果只有手或者只有胃的话，根本就不可能有所谓的灵魂，也就没有活着的躯体。因此，Aucotec公司开发了一个平台，该平台通过自身的通用数据模型将工程设计的所有核心学科融合成一个唯一可信数据源（以下简称SSoT）。该平台还可用作知识宝典，在这里可以查找诸如模拟之类的附加数据。这种联动协同方式几乎不受任何限制——得益于其多层架构，甚至可在网页上使用，随时随地，不受客户端限制。每个对象只在Engineering Base (EB)的数据库存在一次，但是用户可以根据自己的专业对其进行定义。与此同时，其他学科的用户可以看到这些定义，并能在此基础之上进行相关构建。因此，无需接口和数字迁移就能实现无缝融合，全面透明。

现在如何才能确保工厂的整个映射系统始终处于最新状态呢？

在EB平台，数字孪生系统早在“诞生”之前就会自动比较该系统和模拟场景。从基础设计，到电气详细设计，再到管理系统配置文件——不仅工厂这个实体逐渐成型，孪生系统也会随之不断增加属性、链接和逻辑，仿若拥有了灵魂一般，并不断自我更新。如果工厂中安装了支持OPCUA的设备，它们甚至可以直接与EB通信。新增一个传感器向数字孪生系统报告其存在与否，EB自动记录替换设备和更换操作。服务专家还能通过自己的便携式平板电脑直接对某一对象进行更改，并将更改信息发送给工程设计部门。通过这种方式让工厂的整个映射系统时刻保持活力。

您认为应该用“最完整模型”来取代“同类最佳”这种说法？

是的，这里讲的是巨大的跨学科协同工作机制。将EB用作唯一可信数据源（SSoT）不仅可以减少数据迁移量和相应的错误源、IT成本和接口数量，还能凭借时间和质量创造出更多利润。而单独为各个学科优化专用工具，无论这些工具多么好用，都仍将是发展道路上的绊脚石。各个工程设计部门联动协同：从工艺设计、到仪表和详细设计、再到自控设计——为我们的客户再添一大关键助力。在一个中央工厂模型中，让相互参考的工程数据随时随地供任何人使用是我们的工作重心，也是满足物联网要求的先决条件。

那是不是说我们总能看到整个现实呢？

是的，在这个中央数据模型中，一旦发生变更，比如输入了数据，就会立即自动将这些变动信息发送给所有部门。此外，SSoT（唯一可信数据源）还能跟踪透明数据、汇总版本历史记录，并能按照角色为整个孪生系统分配权限。这不仅体现了当前数字孪生系统的公正平等，还蕴含了大量不能一眼就发现的巨大价值：功能、链接、解释：孪生系统的灵魂不仅公正、有活力，还有自适应能力，能与双胞胎实体共同成长，合二为一——这不仅可以从外部情况中看出，还体现在对象、数据图纸和清单中。因此，EB可以呈现出工厂的整个现实。

本文授权翻译转载自德国Industrielle Automation 杂志第2021/06期（www.industrielle-automation.net）：“5 FRAGEN AN：ReinhardKnapp”。