數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)用 課件 項(xiàng)目1　初識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)

任務(wù)1.1數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)相關(guān)術(shù)語目標(biāo)了解系統(tǒng)相關(guān)術(shù)語；了解模型、性能、應(yīng)用相關(guān)術(shù)語；掌握數(shù)字孿生相關(guān)術(shù)語；掌握虛擬調(diào)試相關(guān)及術(shù)語。（1）互操作性具備使用多樣的數(shù)字模型來映射物理實(shí)體的能力，并能在不同的數(shù)字模型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換、合并，以及建立‘表達(dá)’的等同性，如圖1-14所示：圖1互操作性1.數(shù)字孿生的典型特征（2）可拓展性數(shù)字孿生具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力，能夠針對多尺度、多物理、多層級(jí)的模型內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，如圖2所示。（3）實(shí)時(shí)性數(shù)字孿生具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力，能夠針對多尺度、多物理、多層級(jí)的模型內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展，如圖3所示。圖3實(shí)時(shí)性圖

2可拓展性1.數(shù)字孿生的典型特征（4）保真性數(shù)字孿生是對具有數(shù)據(jù)連接的特定物理實(shí)體或過程的數(shù)字化表達(dá)。這種數(shù)據(jù)連接確保物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間同步收斂，并提供對物理實(shí)體或過程整個(gè)生命周期的集成視圖，有助于優(yōu)化整體性能。（5）閉環(huán)性數(shù)字孿生中的數(shù)字虛體，用于描述物理實(shí)體的可視化模型和內(nèi)在機(jī)理，以便于對物理實(shí)體的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、分析推理、優(yōu)化工藝參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)決策功能，即賦予數(shù)字虛體和物理實(shí)體一個(gè)大腦。因此數(shù)字孿生具有閉環(huán)性。圖4保真性圖

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閉環(huán)性1.數(shù)字孿生的典型特征（1）數(shù)字孿生（DigitalTwin）數(shù)字孿生是具有數(shù)據(jù)連接的特定物理實(shí)體或過程的數(shù)字化表達(dá)。（2）數(shù)字孿生體（DigitalTwins）“體”在中文中的涵義包括事物本身（物體、實(shí)體）或事物的格局或規(guī)矩(體制、體系)。加上“體”字后，數(shù)字孿生體就是一個(gè)名詞。（3）實(shí)體對象（Entity）存在、曾經(jīng)存在或可能存在的一切具體或抽象的東西，包括這些事物之間的關(guān)聯(lián)。示例：人員，對象，事件，想法，過程等。（4）物理實(shí)體（PhysicalEntity）物理環(huán)境現(xiàn)實(shí)物理世界中離散的、可識(shí)別和可觀察的事物。示例：城市、工廠、農(nóng)場、建筑物、電網(wǎng)中的電流、制造工藝等。（5）虛擬實(shí)體（VirtualEntity）與物理實(shí)體對應(yīng)的表示信息或數(shù)據(jù)的事務(wù)。2.數(shù)字孿生的相關(guān)術(shù)語（6）物理域（物理空間）（PhysicalDomain/Space）由物理實(shí)體組成的實(shí)體集合，包含人員、設(shè)備、材料等。（7）虛擬域（虛擬/數(shù)字空間）（Analog/DigitalSpace）由虛擬實(shí)體組成的實(shí)體集合，包含模型、算法、數(shù)據(jù)等。（8）數(shù)字化表達(dá)（AnalyticExpression）物理實(shí)體的信息集合，用以支持與它相關(guān)的某些決策。（9）數(shù)字化建模（AnalyticModel）將信息數(shù)據(jù)分配給物理世界中待完成計(jì)算機(jī)識(shí)別的對象的過程。2.數(shù)字孿生的相關(guān)術(shù)語（1）物聯(lián)網(wǎng)（IoT）互連的實(shí)體、人員、系統(tǒng)和信息資源的基礎(chǔ)架構(gòu)，以及對物理和虛擬世界中的信息進(jìn)行處理和響應(yīng)的服務(wù)。（2）基于模型的設(shè)計(jì)（MBD）基于算法建模進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的過程。（3）基于模型的企業(yè)（MBE）在基于三維產(chǎn)品定義的完全集成和協(xié)作環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)在整個(gè)企業(yè)的詳細(xì)共享，確保數(shù)據(jù)傳遞快速、無縫且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。采用建模與仿真技術(shù)對全部業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化、無縫集成及戰(zhàn)略管理，這包括但不限于設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)品支持等方面。使用產(chǎn)品和過程模型來定義、執(zhí)行、控制和管理企業(yè)的全過程。此外，通過采用科學(xué)的模擬與分析工具，在產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段做出最佳決策，從而根本上減少產(chǎn)品創(chuàng)新、開發(fā)、制造和支持的時(shí)間和成本。3.系統(tǒng)相關(guān)術(shù)語（1）資產(chǎn)數(shù)據(jù)（AssetData）事實(shí)、概念或指示的規(guī)范化表達(dá)，以支持人員或設(shè)備進(jìn)行交流、解釋或處理。（2）運(yùn)營數(shù)據(jù)（OperationData）在生產(chǎn)或運(yùn)營中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。（3）背景數(shù)據(jù)（BackgroundData）運(yùn)營或其他目的所需的數(shù)據(jù)，包括歷史數(shù)據(jù)、相關(guān)數(shù)據(jù)等。（4）元數(shù)據(jù)（Metadata）有關(guān)邏輯包，邏輯組織，內(nèi)容和文件的描述性信息。（5）運(yùn)營歷史（OperationHistory）有關(guān)實(shí)體的過去表現(xiàn)或?qū)W習(xí)經(jīng)歷的記錄信息。（6）維修歷史（MaintenanceHistory）將項(xiàng)目保留或恢復(fù)到能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求并執(zhí)行其所需功能條件的所有操作的記錄信息。4.系統(tǒng)數(shù)據(jù)相關(guān)術(shù)語（1）工程模型（EngineeringModel）幾何、材料、部件和行為、構(gòu)建和操作數(shù)據(jù)。（2）元模型（MetaModel）是關(guān)于模型的模型。這是特定領(lǐng)域的模型，定義概念并提供用于創(chuàng)建該領(lǐng)域中的模型的構(gòu)建元素。5.模型相關(guān)術(shù)語（1）一致性（Consistency）物理實(shí)體與其對應(yīng)的虛擬實(shí)體相匹配。（2）統(tǒng)計(jì)模型（StatisticalModel）基于概率理論的模型，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法建立。（3）一致性評價(jià)（ConsistencyEvaluation）用于評估物理實(shí)體與其對應(yīng)的虛擬實(shí)體相匹配程度的過程。（4）可靠性（Reliability）在給定的條件下，給定的時(shí)間間隔內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。（5）運(yùn)營歷史驗(yàn)證（Verification）物理實(shí)體與其對應(yīng)的虛擬實(shí)體相匹配。（6）確認(rèn)（Confirmation）評估系統(tǒng)或組件以確保符合功能、性能和接口要求的過程。（7）保真度（Fidelity）虛擬實(shí)體準(zhǔn)確地描述其對應(yīng)物理實(shí)體細(xì)節(jié)的程度。6.性能相關(guān)術(shù)語（8）可重構(gòu)性（Reconfigurability）物理實(shí)體及其虛擬實(shí)體可分解和重新組合的能力。（9）魯棒性（Robustness）在存在無效輸入或壓力的環(huán)境條件下，系統(tǒng)或組件能夠正常工作的程度。（10）可追溯性（Traceability）一種測量結(jié)果或標(biāo)準(zhǔn)值的性質(zhì)，它可以通過一系列不間斷的比較與規(guī)定的參考文獻(xiàn)相聯(lián)系，所有這些比較都有規(guī)定的不確定度。（11）同步性（Synchronism）用數(shù)字孿生表示的虛擬實(shí)體的狀態(tài)與可觀察到的物理實(shí)體狀態(tài)的同步程度。6.性能相關(guān)術(shù)語（1）分析（Analysis）通過模型、數(shù)據(jù)、算法對物理實(shí)體進(jìn)行描述、評估及預(yù)測的行為。（2）互操作性（Interoperability）兩個(gè)或多個(gè)數(shù)字孿生體在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)行信息交換、信息同步、業(yè)務(wù)協(xié)同等的能力。7.功能相關(guān)術(shù)語（1）可視化（Visualization）使用計(jì)算機(jī)圖形和圖像處理來呈現(xiàn)過程或?qū)ο蟮哪Ｐ突蛱卣?，以支持人類的理解。?）優(yōu)化（Optimization）設(shè)計(jì)和操作一個(gè)系統(tǒng)或過程，使其在某種意義上盡可能地實(shí)現(xiàn)更好的還原業(yè)務(wù)流程。（3）預(yù)測（Prediction）用于獲得某個(gè)物理量的預(yù)測值的計(jì)算過程。（4）仿真（Simulation）基于實(shí)驗(yàn)或訓(xùn)練為目的，將原本的系統(tǒng)、事務(wù)或流程，建立一個(gè)模型以表征其關(guān)鍵特性或者行為/功能的方法。8.應(yīng)用相關(guān)術(shù)語（5）監(jiān)控(Monitor)一種自動(dòng)監(jiān)督性能和過程狀態(tài)的方法。（6）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality）真實(shí)環(huán)境的交互體驗(yàn)，其中駐留在真實(shí)環(huán)境中的對象通過計(jì)算機(jī)生成的感知信息進(jìn)行增強(qiáng)。（7）虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它使用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，使用戶沉浸到該環(huán)境中。8.應(yīng)用相關(guān)術(shù)語數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)由基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)互動(dòng)層、模型構(gòu)建與仿真分析層、共性應(yīng)用層和行業(yè)應(yīng)用層組成?；A(chǔ)支撐層由具體的設(shè)備組成，包括工業(yè)設(shè)備、城市建筑設(shè)備、交通工具、醫(yī)療設(shè)備組成；數(shù)據(jù)互動(dòng)層包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容；模型構(gòu)建與仿真分析層包括數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)仿真和控制；共性應(yīng)用層包括描述、診斷、預(yù)測、決策四個(gè)方面；行業(yè)應(yīng)用層則包括智能制造、智慧城市在內(nèi)的多方面應(yīng)用。圖

6數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)9.數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)概念（1）數(shù)字孿生生命周期過程

數(shù)字孿生中虛擬實(shí)體的生命周期包括起始、設(shè)計(jì)和開發(fā)、驗(yàn)證與確認(rèn)、部署、操作與監(jiān)控、重新評估和退役；物理實(shí)體的生命周期包括驗(yàn)證與確認(rèn)、部署、操作與監(jiān)控、重新評估和回收使用。虛擬實(shí)體在全生命周期過程中與物理實(shí)體的相互作用是持續(xù)的，在虛擬實(shí)體與物理實(shí)體共存的階段，兩者應(yīng)保持相互關(guān)聯(lián)并相互作用。虛擬實(shí)體區(qū)別于物理實(shí)體的生命周期過程中，存在迭代的過程。虛擬實(shí)體在驗(yàn)證與確認(rèn)、部署、操作與監(jiān)控、重新評估等環(huán)節(jié)發(fā)生的變化，可以迭代反饋至設(shè)計(jì)和開發(fā)環(huán)節(jié)。圖

7數(shù)字孿生生命周期過程9.數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)概念（2）數(shù)字孿生功能視角從數(shù)字孿生功能視角，可以看到數(shù)字孿生應(yīng)用需要在基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下實(shí)現(xiàn)。物理世界中產(chǎn)品、服務(wù)或過程數(shù)據(jù)會(huì)同步至虛擬世界中，虛擬世界中的模型和數(shù)據(jù)會(huì)和過程應(yīng)用進(jìn)行交互。向過程應(yīng)用輸入激勵(lì)和物理世界信息，可以得到包括優(yōu)化、預(yù)測、仿真、監(jiān)控、分析等功能的輸出。圖8數(shù)字孿生生命周期過程9.數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)概念（1）虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment）在制造產(chǎn)品之前，使用計(jì)算機(jī)模型來創(chuàng)建產(chǎn)品的虛擬原型，以進(jìn)行測試和驗(yàn)證。（2）仿真（Simulation）在虛擬調(diào)試中，仿真是指用計(jì)算機(jī)模型來模擬系統(tǒng)的實(shí)際行為。這可以包括硬件仿真、軟件仿真或兩者的結(jié)合。（3）仿真軟件（SimulationSoftware）專門用于模擬制造過程或設(shè)備操作的軟件。它可以包括物理仿真、流程仿真等。（4）工藝規(guī)劃（ProcessPlanning）使用虛擬調(diào)試技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃，以優(yōu)化制造過程并減少物理試錯(cuò)。（5）動(dòng)化測試（AutomatedTesting）在虛擬環(huán)境中自動(dòng)運(yùn)行測試程序，以驗(yàn)證制造過程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)的正確性。（6）集成仿真（IntegratedSimulation）將不同類型的仿真（如結(jié)構(gòu)仿真、流體仿真）整合在一起，以全面評估產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程。10.虛擬調(diào)試技術(shù)相關(guān)術(shù)語（7）運(yùn)動(dòng)仿真（MotionSimulation）針對機(jī)械設(shè)備和機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，以測試和優(yōu)化它們的運(yùn)動(dòng)路徑和操作。（8）耐久性和可靠性分析（DurabilityandReliabilityAnalysis）使用仿真技術(shù)評估產(chǎn)品在長期使用中的耐久性和可靠性。（9）生命周期評估（LifecycleAssessment）評估產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到廢棄全過程中的環(huán)境影響和成本效益。（10）實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整（Real-TimeMonitoringandAdjustment）使用數(shù)字孿生實(shí)時(shí)監(jiān)控制造過程，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。使用戶沉浸到該環(huán)境中。10.虛擬調(diào)試技術(shù)相關(guān)術(shù)語THANKS感謝大家觀看任務(wù)1.2認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)目標(biāo)了解數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用；了解虛擬調(diào)試技術(shù)與現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)之間的區(qū)別；了解虛擬調(diào)試的意義及價(jià)值；1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用（1）數(shù)字孿生的發(fā)展與應(yīng)用①數(shù)字孿生的概念數(shù)字孿生通過充分使用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)實(shí)體裝備的全生命周期過程。圖1數(shù)字孿生概念圖1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用②數(shù)字孿生的發(fā)展背景“孿生”的概念最初起源于美國國家航空航天局的“阿波羅計(jì)劃”，通過構(gòu)建兩個(gè)相同的航天飛行器，一個(gè)用于執(zhí)行任務(wù)，另一個(gè)用于反應(yīng)航天器在執(zhí)行任務(wù)期間的工作狀態(tài)，從而輔助工程師分析處理太空中出現(xiàn)的緊急事件。圖2阿波羅計(jì)劃1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用③數(shù)字孿生的發(fā)展2003年前后，數(shù)字孿生（DigitalTwin）的設(shè)想首次出現(xiàn)于Grieves教授在美國密歇根大學(xué)的產(chǎn)品全生命周期管理課程上已有所體現(xiàn)：在虛擬空間構(gòu)建的數(shù)字模型與物理實(shí)體交互映射，忠實(shí)地描述物理實(shí)體全生命周期。2010年，“DigitalTwin”一詞在NASA的技術(shù)報(bào)告中被正式提出,并被定義為“集成了多物理量、多尺度、多概率的系統(tǒng)或飛行器仿真過程”；2011年，美國空軍探索數(shù)字孿生在飛行器健康管理中的應(yīng)用，并詳細(xì)探討有關(guān)實(shí)施數(shù)字孿生的技術(shù)挑戰(zhàn)；2012年，美國國家航空航天局與美國空軍聯(lián)合發(fā)表關(guān)于數(shù)字孿生相關(guān)論文，指出數(shù)字孿生是驅(qū)動(dòng)未來飛行器發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一；在接下來的幾年中，越來越多的研究將數(shù)字孿生應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，包括機(jī)身設(shè)計(jì)與維修，飛行器能力評估，飛行器故障預(yù)測等。圖3數(shù)字孿生信息交互1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用許多著名企業(yè)(如空客、洛克希德馬丁、西門子、華航唯實(shí)等）與組織（如Gartner、德勤、中國科協(xié)智能制造協(xié)會(huì)）對數(shù)字孿生給予高度重視，并且開始探索基于數(shù)字孿生的智能生產(chǎn)新模式。圖4相關(guān)著名企業(yè)1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用④數(shù)字孿生的行業(yè)應(yīng)用近年來，數(shù)字孿生得到越來越廣泛的傳播。同時(shí)，得益于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生的實(shí)施已逐漸成為可能?，F(xiàn)階段，除了航空航天領(lǐng)域，數(shù)字孿生還被應(yīng)用于電力、船舶、城市管理、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、健康醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)。圖5數(shù)字孿生應(yīng)用領(lǐng)域-1圖6數(shù)字孿生應(yīng)用領(lǐng)域-2圖7數(shù)字孿生應(yīng)用領(lǐng)域-31.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用（2）虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用①虛擬調(diào)試的概念虛擬調(diào)試，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的具象，其可以通過虛擬技術(shù)創(chuàng)建出物理制造環(huán)境的數(shù)字復(fù)制品，即數(shù)字孿生設(shè)備，用于測試和驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，虛擬調(diào)試的物料流與數(shù)據(jù)流與實(shí)際設(shè)備均保持一致。虛擬HMIHMI機(jī)械單元生產(chǎn)線執(zhí)行器、工業(yè)機(jī)器人、傳感器虛擬機(jī)械單元生產(chǎn)線虛擬執(zhí)行器、虛擬工業(yè)機(jī)器人、虛擬傳感器1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用②虛擬調(diào)試的發(fā)展背景隨著自動(dòng)化和數(shù)字化在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的物理調(diào)試方法逐漸不能滿足快速、高效、低成本的制造需求。虛擬調(diào)試技術(shù)在安全、經(jīng)濟(jì)的前提下，為企業(yè)提供一種更為高效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。除此之外，現(xiàn)代制造業(yè)涉及到復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)、自動(dòng)化裝配線和復(fù)雜的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的集成和調(diào)試需要大量時(shí)間和資源，而虛擬調(diào)試可以在不影響生產(chǎn)線的情況下進(jìn)行，減少停機(jī)時(shí)間和相關(guān)成本。圖8虛擬調(diào)試場景1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用③虛擬調(diào)試的提出虛擬調(diào)試技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件工程的發(fā)展逐漸形成的一個(gè)概念，最早可以追溯到20世紀(jì)70年代末到80年代。該技術(shù)作為一個(gè)明確定義的概念可以追溯到90年代末，到21世紀(jì)初期。圖9計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用③虛擬調(diào)試的提出許多企業(yè)和組織在發(fā)展和使用虛擬調(diào)試技術(shù)，涵蓋從軟件開發(fā)到制造業(yè)、從汽車行業(yè)到航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。在這方面表現(xiàn)突出的企業(yè)，圖10西門子虛擬調(diào)試圖11博世汽車虛擬調(diào)試圖12GE航天虛擬調(diào)試圖13華航唯實(shí)汽車零件虛擬調(diào)試1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用④虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)用方向圖14虛擬調(diào)試功能需求a.機(jī)械部件：當(dāng)調(diào)試對象為機(jī)械部件（如傳感器、氣缸、電機(jī)等）時(shí)，著重于該機(jī)械部件的兩類參數(shù)：針對機(jī)械部件的幾何尺寸及其他物理性能等機(jī)械參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證；面針對該機(jī)械部件的性能參數(shù)以及能耗等電氣參數(shù)進(jìn)行虛擬測試。從而在該機(jī)械部件建造之前，各個(gè)參數(shù)均已經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化和驗(yàn)證。1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用④虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)用方向b.機(jī)械設(shè)備機(jī)電設(shè)備主要指單體的設(shè)備，其主要包括機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的虛擬調(diào)試以及最終樣機(jī)的功能驗(yàn)證。機(jī)械設(shè)計(jì)：機(jī)械部件尺寸、運(yùn)動(dòng)干涉驗(yàn)證；機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如材料、摩擦系數(shù)、傳動(dòng)比等等；電氣設(shè)計(jì)：電機(jī)控制扭矩驗(yàn)證、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制驗(yàn)證；傳感器、氣缸等選型的驗(yàn)證以及安裝位置的驗(yàn)證；機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)：設(shè)備PLC程序的邏輯驗(yàn)證、驅(qū)動(dòng)報(bào)文驗(yàn)證、IO交互驗(yàn)證等；虛擬控制功能驗(yàn)證、人機(jī)交互驗(yàn)證等；樣機(jī)功能驗(yàn)證：此處主要是機(jī)電設(shè)備的工藝驗(yàn)證，其加工對象可以是剛性的，諸如碼垛、裝配、抓取、傳送等，加工對象也可以是柔性的，如折彎，切割、沖壓等。1.認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用④虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)用方向c.生產(chǎn)單元/工作站工作站的虛擬調(diào)試不再單單著眼于單臺(tái)設(shè)備的細(xì)節(jié)運(yùn)動(dòng)，而是針對整個(gè)工作站的功能驗(yàn)證，如物料在設(shè)備之間的流轉(zhuǎn)情況，設(shè)備與設(shè)備之間的運(yùn)動(dòng)干涉情況、工作站內(nèi)的運(yùn)動(dòng)節(jié)拍以及工作站的生產(chǎn)工藝驗(yàn)證及優(yōu)化?，F(xiàn)在大多生產(chǎn)單元和工作站均配置有工業(yè)機(jī)器人，因此工業(yè)機(jī)器人的離線編程、軌跡調(diào)試及優(yōu)化、IO信號(hào)交互調(diào)試也是工作站虛擬調(diào)試的重要內(nèi)容。d.生產(chǎn)工廠/生產(chǎn)線生產(chǎn)線調(diào)試是在工作站的基礎(chǔ)上，主要著眼于車間布局、生產(chǎn)物流設(shè)計(jì)、產(chǎn)能、節(jié)拍等生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行定量的驗(yàn)證，并根據(jù)虛擬調(diào)試的結(jié)果找出影響生產(chǎn)線平衡的瓶頸節(jié)點(diǎn)，從而找到生產(chǎn)線優(yōu)化的方向。2.了解虛擬調(diào)試技術(shù)與現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)之間的差別（1）虛擬調(diào)試優(yōu)勢①現(xiàn)場調(diào)試特點(diǎn)設(shè)備開發(fā)過程循序漸進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、自動(dòng)化設(shè)計(jì)依次進(jìn)行；若后續(xù)開發(fā)出現(xiàn)問題，需對設(shè)備重新設(shè)計(jì)、開發(fā)；后期設(shè)備需升級(jí)、優(yōu)化，改動(dòng)較大。圖15某設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試2.了解虛擬調(diào)試技術(shù)與現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)之間的差別②虛擬調(diào)試特點(diǎn)基于現(xiàn)實(shí)設(shè)備，構(gòu)建數(shù)字孿生設(shè)備，可忠實(shí)反映物理設(shè)備；機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)和自動(dòng)化設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行；調(diào)試速度更快，風(fēng)險(xiǎn)更低，可提高產(chǎn)品的靈活性和生產(chǎn)力。圖16虛擬調(diào)試流程圖17虛擬調(diào)試2.了解虛擬調(diào)試技術(shù)與現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)之間的差別③虛擬調(diào)試優(yōu)勢體現(xiàn)點(diǎn)虛擬調(diào)試主要優(yōu)勢：表1虛擬調(diào)試優(yōu)勢優(yōu)勢描述快速調(diào)試相比于工業(yè)現(xiàn)場使用實(shí)際設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，虛擬調(diào)試允許在辦公室的數(shù)字環(huán)境中進(jìn)行。它使得機(jī)器設(shè)備在調(diào)試過程中得到廣泛測試，及早識(shí)別和消除設(shè)計(jì)及功能錯(cuò)誤，同時(shí)加快實(shí)際調(diào)試過程。提升工程質(zhì)量通過虛擬調(diào)試可以并行進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。并行仿真和測試結(jié)果有效提升設(shè)計(jì)人員的工程設(shè)計(jì)