重磅：均普智能已成功实现虚拟调试，新质生产力助力提质增效
1,268人浏览 2025-01-10 12:14
虚拟调试是一种使用数字孪生技术对复杂系统进行建模，并对该复杂系统的功能进行虚拟测试和优化的工具。据均普智能工程师介绍，经过不断迭代升级，目前公司可在安装第一个机器部件前，通过数字模拟技术将图纸中的计划系统的实际运行流程精准呈现出来。
以下是PIA的虚拟调试协调员马库斯克雷姆普尔（Markus Krempl）和首席模拟师斯文苏克利奇（Sven Suklitsch）关于虚拟调试这一技术的采访实录。
1、PIA首次应用虚拟调试技术是在什么时候？
Suklitsch：我们从 2016 年起就开始研究这个课题，在此期间以论文和测试项目的形式开展了基础性的前期工作。基于这些成果， 2023 年 9 月，我们首次在客户项目上采用了这项技术。
Krempl：2023年9月的项目属于试点项目，从那时起，我们就在新项目中为客户提供虚拟调试服务。
2、首个项目是关于什么的？
Krempl：目标是优化一个现有的产线，这个产线是我们搭建的，客户自己做了编程工作。但是，由于外围操作发生了变化，这条产线的产能并未达到预期。
Suklitsch：于是客户找到我们，希望我们能够提供一个解决方案。我们根据这条产线已有的详细的工程数据做了问题分析并建议重新编程。
Krempl：基于当时的技术积累，我们已经可以为客户提供虚拟调试的服务，也就是在进行实际改造前，先利用数字孪生技术进行系统建模，并对新程序进行虚拟调试。一般来说，整个产线改造流程将导致大约9周的停机时间，但得益于虚拟调试，我们最终将停机时间大幅缩短至4周，为客户节省了超过50%的时间。
3、你们是如何构建数字孪生模型的？
Suklitsch：事实上，创建数字孪生模型的第一步和设计产线是相同的：通常先手绘草图，然后将其转换为三维模型，并梳理各个关键节点。在设计方案被初步确认后，我们开始进行数字孪生建模，第一步是创建系统中机器的运动学模型，也是一种智能三维模型，这种模型中包含所有运动部件及其轴线、传感器以及生产中的物料流动情况。第二步就是为各个现场设备编写行为模型。
Krempl：这是我的工作部分，我和 Sven Suklitsch 紧密合作，共同开发数字孪生模型。在他的团队完成运动模型的编程后，我们立即着手开发行为模型，行为模型体现的是机器实际的工作过程，由控制系统来定义。因此，我们编写的行为模型需要完全模拟机器真实的运行情况，所有这些工作也都在 3D 建模中完成。
4、这些模型的可视化效果有多具体呢？
Krempl：基本上，我们的可视化选项能呈现出相当多的细节，比如，模型可以描绘出每一个传感器和执行器。在一些不需要这些细节的地方，如传输路径，模型可以更抽象一些，以节省数据容量，这时二维展示也就足够了。
5、在系统开发阶段的哪个节点开始为虚拟调试做准备呢？
Suklitsch：在工程设计阶段，也就是规划机器和电气部分的时候，这一点和传统的机械工程是一样的。然后我们在采购阶段就开始建模，一些大型项目的采购流程可能长达30周，我们就利用这段时间对系统进行建模，利用数字孪生技术开发软件并仿真过程，最终实现虚拟调试。从开始采购到首次组装的这段时间内，我们已经可以将软件升级到非常高的水平；在将产线安装在客户的场地前，我们已经对系统进行了极为细致的虚拟测试。这样在客户场地进行调试和验收时，我们就可以和客户一起全身心地关注流程相关问题了。
6、在谈论数字化时，我们关注的重点往往是自身的提高效率、提升质量、降低成本等，能请您具体量化下数字化技术是如何助力客户降本增效的吗？
Suklitsch：这也是我们经常会被问到的问题，这个问题没有一个统一的答案，但是有很多降低成本的案例，因为项目流程加快不仅能够节约时间，还能够节省成本。在项目开发的早期阶段就已完成高质量的软件开发和建模工作可以避免一些成本高昂的后期修正工作。理想状态下，我们可以在采购阶段做出必要的调整，避免不良投资。
Krempl：根据我在现场安装和支持项目的经验，我还想补充一个要点：虚拟调试让客户有机会更早地了解他们的装配线，有了虚拟调试，我们甚至还可以在产线还没搭建的情况下就同客户的维修人员及工厂操作人员讨论如何操作或批量生产。如果没有虚拟调试模型，这些讨论往往只会在实际调试阶段才会出现。如果我们的团队在现场只开发解决方案，对客户来说成本就会高得多，因为会产生如住宿费用这类的开销。更为重要的是，通过对产线进行虚拟调试，客户可以节省许多原本在真机测试时必须使用的原型部件。
7、是什么吸引客户使用PIA的虚拟调试技术呢？
Krempl：我们的模型高度仿真，我们的模拟可以1:1转化到实际系统中。我们能在虚拟模型中模拟物料在产线中的流转情况以及所有关联系统的运行情况，还能将客户现有的控制系统整合到我们的程序中。
Suklitsch：比如，我们对PLC编程和机器人控制器的模拟同实际程序完全一致，所以可以直接应用于产线中。此外，我们并不局限于特定的工具，因此几乎可以将客户现有的所有软件整合到建模当中。最后，我们能为客户提供一站式服务：系统设计、编程以及虚拟调试。
8、你们想将虚拟调试定义为新的客户项目标准吗？
Krempl：未来我们计划大规模使用这一工具，因为虚拟调试对项目的各方都有好处：我们可以通过高质量的建模提高服务质量，客户可以节省时间、降低成本。产线规划中的瑕疵可以在项目早期阶段就被发现并被改正，这也将有效避免后续出现不良投资或进行昂贵的错误修正。
Suklitsch：我想补充两个更能体现可持续发展的优点：一个是环保，因为通过在模型中测试产线及其生产过程，将减少实际测试中需要的元件数量，这也意味着降低二氧化碳排放量。另一个是员工关怀，因为有了虚拟调试，项目团队用于客户现场调试的时间变少，这不仅可以降低成本，还能通过优化流程安排让客户有更多的时间陪伴家人，这也将提升PIA的雇主品牌。