仿真如何实现连续制造

当你今天早上刷牙的时候，你用的牙膏很可能是用非常先进的制造工艺制造的。从称重和混合原料，盖上盖子，填充，卷曲管，冲压和包装运输，所有需要让你的口气清新的步骤可能都发生在同一个设施，通过高度协调的机器，一个接一个。这种不间断的智能生产过程被称为连续制造。

什么是连续制造?

连续制造是一种每个生产阶段之间没有中断的制造类型。在这个过程中，设备是专门用于特定任务的，被加工的材料是不断运动的。由于连续生产通常意味着一天24小时运行，这种生产过程可以快速生产出大量相同的产品。

使用连续制造的行业包括:

• 石油
• 钢
• 纸
• 水泥
• 食品和饮料
  
• 药品
• 电子产品
• 汽车

批量生产与连续生产

连续制程和批量制程目前都被广泛使用，批量制程是标准的工业制程。在批量生产中，生产跨越多个步骤，通常在每个步骤之间停下来评估产品，对设备进行维护，甚至将产品运送到另一个工厂进行进一步加工。这些频繁的停工会给生产计划增加相当多的时间。

与批量生产不同，连续生产将所有生产步骤合并为一个集成流程。这种稳定的生产流程可以帮助制造商加快生产时间，减少人为错误，并在没有这些停止的情况下提高产品的一致性。

批量生产在小公司和测试新产品的公司中很常见。但对于大量生产同一产品的公司来说，连续生产可能是更好的投资。

连续制造的好处包括:

• 更短的生产时间通过消除重复重置设备的需要，从而实现更好的时间表依从性
• 一致的产品因为一旦设置了自动化流程，产品总是按照相同的规格生产
• 减少人为错误的风险由于工作人员较少接触产品，因此大大减少了人为污染
• 灵活的批量大小/简化的缩放是否因为可以通过延长或缩短生产周期来改变数量而增强
• 自动监控和预测性维护通过对整个系统的持续分析，可以更好地控制关键过程

持续制造的挑战是什么?

虽然连续制造可以帮助公司节省时间并提高产品标准化，但它也带来了一些挑战:

• 初始投资高是因为自动化机器的前期费用和所需的面积吗
• 有限的灵活性由于不断生产的严格规格，不适合产品定制
• 计划外的维修意味着为一台机器停止一个连续的系统，这会使整个过程脱机
• 库存增加如果消费者需求滞后，导致制造商难以卸载大量产品，这可能是个问题吗

仿真如何改进连续制造?

因为连续制造是完全自动化的，所以信息在整个系统中不断地被分析。这是特别有用的通过使用数字的双胞胎。通过在制造过程中提供在役机器的连接虚拟副本，数字孪生为工人提供了设备内部的实时视图，以准确地告知有关性能和维护的决策。

例如,数字孪生当物料之间的摩擦使电机处于应变或故障的危险时，工业混合器可以提醒制造商。如果没有数字模拟提供的持续信息，工厂工人将不得不根据他们亲眼所见做出假设——这只是实际情况的一小部分。

混合分析在数字孪生中的作用

新的混合校准功能进一步提高了预测分析的准确性。通过将基于仿真的数字孪生与物理传感器信息混合，工厂工人可以实现虚拟传感器，减少所需的物理传感器数量，从而降低成本。

通过混合分析，数字孪生可以大规模部署，以跟踪不同设备在各种条件下的运行情况。此外，每个部署的孪生体都可以根据从其连接的资产中监测到的数据进行校准，从而确保数字孪生体的行为尽可能接近物理系统和设备。

数字孪生在连续制造中的好处

一旦部署了数字孪生，用户可以预期产品性能提高25%，并在产品的使用寿命内节省高达20%的维护成本¹。这些竞争性收益来自数字孪生体提供的许多好处，例如:

• 跨复杂系统的实时监控
• 预见性维护通过跟踪过去，提供对现在的更深入的见解，并预测未来的行为，可以防止停机
• 通过以下方式提高运营效率过程自动化
• 对材料和设备做出明智的财务决策

对于许多致力于将其生产方法转移到智能集成制造的下一个时代的公司来说，连续制造是一个巨大的飞跃。要了解创新技术如何帮助各行各业的公司改变其运营方式，请阅读更多关于数字的双胞胎，或者得到一个免费试用Ansys Twin Builder。

参考文献

1. ”利用Ansys Twin Builder释放数字孪生的价值，”有限元分析软件。