院校智能制造数字孪生平台
College Intelligent Manufacturing Digital Twin Platform
院校智能制造数字孪生平台为实验和教学提供全生命周期的数字化仿真课件,使用3D模型搭建仿真数字产线,以创建项目的模式来制作大屏内容,支持仿真数据接入、展示、分析等功能,并通过数字孪生建模实时展示实验对象的运行状态。数字孪生可视化子系统开发平台是基于Unreal Engine 4底层技术的三维引擎,使用Blueprint或C++作为编程语言,采用的主要技术有:三维渲染技术、基于UE4架构下的Session通信、TCP/IP网络通信、服务器与客户端开发、数据库的访问等。
业务挑战
Business Challenges
人才培养模式比较单一,缺失面向工程实际的设计能力,且人才培养的内容偏离行业实际需求,也在很大程度上脱离了当前行业主流的技术发展方向。
师资队伍结构不合理。由于师资力量主要来源于直接从高校获得博士学位的应届毕业生,他们并不具备现代化企业所需要的项目管理和生产管理能力,也缺乏工程实际开发经验,导致在实践教学中脱离行业实际发展需求。
实验室的建设定位还停留在传统方式,资源配置效率低下,使得实验室资源不能得到充分高效的利用。另外,以教学为主的实验室是基于课程内容而建立的专业实验室,由于形式和功能单一,导致不利于甚至无法开展跨学科实验,也不利于交叉学科的协同创新,极大地限制了其功能。
由于功能单一,无法开展跨学科或交叉学科相关领域的科研工作,从而使得传统实验室无法满足当前科技发展带来的科研需求。
解决方案
Solution
对产品三维设计、加工过程、装配工艺、生产线运行、车间生产能力进行动态仿真分析和虚拟调试,直观地看到产品设计的每一个细节和不足,验证方案设想的可行性、设计元素的可靠性。
提供车间3D虚拟生产场景,通过车间设备数字模型就能实时查看到车间设备生产状态,获取设备状态信息,对生产设备进行远程监控。
系统可以分析整个实验室设备,或指定设备的状态,显示当前哪些设备是在空闲中、调试中、加工中或是在停机中。另外,还能显示每台设备的当前加工任务和操作人员信息。
实现了产品的数字模型与现场设备实时协同。产品制造商/产品使用者在控制中心的产品数字模型上,可以实时掌握产品的使用状态,对产品/设备进行远程监控和故障诊断,进而实现预测性维护,避免设备非计划性停机。
客户价值
Customer Value
该方案兼顾实践教学、实验和科研工作的需求,让学生在基于数字孪生技术搭建的全生命周期设计理念中,结合智能制造实验室多个跨学科内容,掌握所学内容并了解最新的科技和发展方向。
能够让教师基于该智能制造实验进行多学科交叉科研工作。
为和数字孪生技术在智能制造实验中的应用和发展提供了一条可行的思路和参考。
该方案适用所有与制造行业相关的院校实验室。数字孪生技术经过验证,能够帮助企业实现、预见设计质量和制造过程、推进设计和制造高效协同、确保设计和制造准确执行。
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