数字化仿真之路(三)数据轻量化在数字化仿真中的重要性
随着中国改革进入深水区,国家开始对经济结构大幅度调整,供给侧和需求侧面临这巨大挑战。为了面对这一挑战,国家推行了“中国制造2025”计划,坚持"创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本"的基本方针,坚持"市场主导、政府引导,立足当前、着眼长远,整体推进、重点突破,自主发展、开放合作"的基本原则,通过"三步走"实现制造强国的战略目标:第一步,到2025年迈入制造强国行列;第二步,到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步,到新中国成立一百年时,综合实力进入世界制造强国前列。
(图为中国制造2025首个试点示范城——宁波港口)
在“中国制造2025”计划中,为了应对日益激烈的竞争问题,小编在上篇文章提到过,制造业要完成自身升级才可以生存下来,并顺利应对随时随地突发的事件。那么,对于制造业升级,工厂就会首先会从各个角度提高自身竞争力,包括降低生产过程中的成本问题、提高自身科研开发能力等等。进而,对于模拟自身将来可能会发生的情况做出模拟评估是必不可少的事情,在国家层面上对“中国制造2025”计划起到良好的辅助推进作用,同时从企业自身角度来讲,也是生存下去的办法之一。
根据上述情况,工厂要对自身进行一个模拟评估,并预测未来某段时期内的产量等,则需要大量的数据准确高效传输、数据快速处理等能力。那么现如今国家大力推行5G,则是解决数据传输速率的解决办法之一,因此只要未来国家大量投入对5G的研发,那么将来5G则是企业将工厂内部运动情况实时传输到管理层的首要选择。于此同时,对于数据的传输问题上来说,数据量本身的大小也是影响传输速率的关键,进而数据轻量化是对工厂日益庞大需求的首要技术要求。
那么,什么是数据轻量化,而轻量化具有什么好处:
数据轻量化可以解决产品数据传输过程中困难的问题,并且保证数据的一致性,统一设计数据,提高沟通效率,是工艺人员更关注于工艺设计。
最初轻量化这一概念起源于赛车运动,它的优势其实不难理解,重量轻了,可以带来更好的操作性,发动机输出的动力能够产生更高的加速度,进而在比赛中取得优势。随着现在技术进步带来的计算机网络宏利给全世界带来了巨大的方便,数据传输便成为了首要问题,开始对数据模型轻量化,算法轻量化有了要求。在仿真领域也亦是如此,将工厂机器人的数据实时传输,模型运动的运算,机器人同时可工作的数量等数据也要实时反馈给管理层,这可以使管理层更加直观的管理自身工厂的运作。那么数据轻量化是工业仿真的一个首要技术要求。
(图为特斯拉制造车间)
要数据无法做到轻量化将会有何后果:首先,数据传输速率将会受到影响,哪怕国家大力推行5G来一次解决数据传输速率问题,数据量本身过于庞大,工厂机器人之间相互传输数据将会产生时间上的偏差,管理层也会无法实时掌握工厂内部的信息,进而导致工厂的问题产生;其次会影响仿真的数量和规模,我们普遍认为管理层的实时数据的显示是在普通电脑上,那么普通电脑无法处理如此庞大的数据量计算,进而导致实时数据出现偏差,进而无法发现工厂内部可能出现的问题,影响仿真的数量、质量和规模;最后工厂以及生产线扫描过程中,不能同时打开整体数据,也就是说影响实时传输速率,无法做到机器人之间的互联互通,进而发生干涉,发生工厂问题。
DMworks致力于对接“中国2025”计划,对仿真有着硬性要求,同时对标国内某主流A仿真软件,将两者在不同功能中的比较如下表示:
1.从3D C主流AD的数据导入上来说,主流A仿真软件只能转换一部分的C主流AD 数据;而DMworks可以转换25种以上格式、同时容易修改从其他C主流AD软件导入过来的C主流AD数据树、可构建用户所要求的数据转换环境。
2.在参数模型上,DMworks支持多种设备(焊钳,自动修磨机,电缆,机器人冒口等)的参数模型库;主流A仿真软件则无此功能。
3.在定义机械运动学上,主流A仿真软件能定义一般设备的机械运动学,在设备的传感器上则没有此功能;而DMworks可定义多种设备的机械运动学(包括6轴工业机器人)、同时可提供定义机械运动学的模板,使机械运动学的定义更快,提供传感器功能,实现多种形式的模拟仿真工作。
(图为DMworks中设备的传感器的应用)
4.在机器人模拟仿真方面,主流A仿真软件只能使用一台机器人的“Motion Di主流Alog”,DMworks可多台机器人都可使用“Motion Di主流Alog”;在P主流Ath &Tpos方面,主流A仿真软件对P主流Ath &Tpos的管理有限制,而DMworks则提供P主流Ath &Tpos的树形构造,群组功能、可在一个窗口界面上容易修改包括Motion 主流Attribute在内的主流Attribute;对工件的运动&行为方面,主流A仿真软件可控制粘贴在机器人上的工件,DMworks通过p主流Ath 主流Attribute进行控制粘贴在机器人上的工件。
5.在运输工序仿真方面,主流A仿真软件可在一个工位上提供简单的SOP;DMworks可连接工位跟工位,生产线跟生产线,通过这些可执行工厂单位的模拟仿真、提供工位,生产线,工厂单位的范围设备的运动,逻辑,信号等工序模块。
6.在生产线、工位规模的模拟仿真方面,主流A仿真软件可执行1~5个工位规模的仿真,不能助兴大规模生产线及工厂规模的工作;在三维扫描数据方面,不支持大容量的三维扫描数据处理技术;在电缆模拟仿真,相对1~2台机器人执行模拟仿真。在相同的方面下,DMworks正在生产线。
(图为DMworks中提供生产线/工厂规模的大规模仿真应用)
7.在人力资源模拟仿真方面,主流A仿真软件可做到分析工作人员的工作环境和验证工作人员的工作内容的合理性(RUL主流A);而DMworks可做到更多,不仅可分析工作人员的工作环境,验证工作人员的工作内容合理性,同时也可运动捕捉装备联动。
8.在机器人离线编程方面,主流A仿真软件可提供电焊等简单工作的机器人离线编程环境;而DMworks可做到电焊,包边,激光焊接,7/8轴机器人,控制反馈机器人离线编程等多种机器人的离线编程环境、高级用户或研究人员可利用被提供的WSL语言构建机器人离线编程环境 (按钮, 用户界面, 转换器等)、构建并定制根据客户需求的离线编程环境 (客户所需要的离线编程环境可在2~3个月内开发)。
9.在机器人机械运动学的校准上,主流A仿真软件可提供简单的机器人位置,方向,机器人工位位置的校准功能;DMworks可输入机器人位置,方向,机器人工件的位置,方向,机器人机械运动学的信息,机器人搬运器的多种校准数据。在机器人运动的校准方面,主流A仿真软件可提供机器人的RRS模块,不支持电焊时间等时间的赋予;DMworks可支持现代重工业,F主流Anuc等机器人的RRS功能及电焊时间等时间的数据库,可预测正确的节拍、机器人制造商提供RCS,可开发RRS环境。
(图为DMworks在机器人机械运动学的校准应用)
10.在三维扫描的导入方面,主流A仿真软件不支持处理大容量的三维扫描数据处理技术;DMworks可导入大容量的三维扫描数据。在应用三维扫描数据方面,主流A仿真软件则无此功能;DMworks则支持全景图像和三维扫描数据、利用三维扫描数据,可提供工厂的布局和工厂导航的环境、支持在全景图像上,正确测量两点之间的距离。
11.同时,主流A仿真软件在机器人远程控制方面,3D PDF报告方面都无此功能;DMworks在机器人远程控制方面可给一般工业机器人及特殊机器人提供在线机器人远程控制及模拟仿真技术、同时可定制客户需求的特殊机器人的远程控制功能。同时在3D PDF方面,出三维模型之外,可转换或保存三维工位(F主流Actory Group)和工作方案(影像)。
DMworks在更新费用上只有15%,主流A仿真软件则为33%;操作界面上,前者简易友好,后者则复杂;在操作难度上,前者简单,后者复杂;在对电脑硬件要求上,前者没有任何要求,后者则需要很贵的工作站;在仿真速度上,前者快速,后者慢;在大规模仿真应用、3D扫描并呈像、3维PDF、生产监控上,前者可行,后者不可行;在控制器上,前者自带,后者需购买;在离线调试校准方面,前者迅速准确,后者不准确。
综上所述,DMworks是目前最成熟的能够实现数字化模拟生产的软件,是真正的数字化工厂的缔造者
与此同时,DMworks也提供自身服务,将自身的软件优势发挥出来,对社会发展做出属于自己的贡献。
上海船舶研究设计院、吉林省集客机器人产业集团、联伟汽车零部件有限公司、长江汽车、广汽集团、北京汽车、上海汽车、华晨汽车等若干国内知名制造企业都通过DMworks完善属于自身特色的产业线,完善自身管理,并及时发现自身产业线的问题结,然后解决。同时也拥有属于自己数字化工厂技术培训中心,用于培养大量使用DMworks的工程师,对“中国制造2025”起到辅助突进作用。
(图为数字化工厂技术培训中心)
目前,中国各地依旧受疫情影响,复工之路依旧漫长。截至小编截稿时,全国累计确诊病例为77041,现有确诊51638,累计治愈22958,累计死亡2445,现有重症10968,现有疑似4148,同时世界各国均出现新型冠状病毒。即便各地纷纷出台政策,让复工之路变得简便,但防疫工作依旧艰难,企业也绝不能掉以轻心。最后小编祝各企业能够顺利度过难关,早日摆脱疫情影响,早日升级。
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