基于数字孪生的机械零部件设计实验平台，减少生产过程中的废品和损失

产线设计中最难也是最耗费时间的是验证阶段，因为一个产品的生产由多个工序构成，每个工序输送系统的速度、加速度、间距等参数必须在负载下进行验证，验证其是否可行，而这个过程在传统意义上来说，需要实际物理装置装配好以后才能进行，利用生产线的数字孪生技术进行验证，模拟整个工艺流程，所有的机台协作之间是否按照原来设计的动作进行，通过将物理产线在数字空间进行复制，可以提前对安装、测试的工艺进行仿真。

传统的单机设备制造流程为：方案布局机械设计程序/电气/软件设计现场调试交付使用。

数字孪生的应用：在设计阶段创建一个数字化的虚拟样机，将机械、程序、电气、软件进行同步设计，在虚拟环境中验证制造过程。发现问题后只需要在模型中进行修正即可，比如机械手发生干涉时，改变爪手的外形、输送带的位置、工作台的高度等，然后再次执行仿真，确保机构能正确执行任务。在虚拟调试完成后，使虚拟样机完整地映射到实际设备中，提高现场调试效率，缩短研发周期。

产品数字孪生

能帮助用户更快地驱动产品设计以获得质量更佳、成本更低且更可靠的产品，并能更早地在整个产品生命周期中根据产品的所有关键属性精确预测其性能。

生产数字孪生

能够以虚拟方式设计和评估工艺方案，从而迅速制定用于制造产品的最佳计划。生产工艺流程中的“生产与物流数字化系统”可以对各种生产系统，包括工艺路径、生产计划和管理等，通过仿真进行优化和分析，以达到优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链，实现大小订单与混合产品生产的目标;它可以同步产品和制造需求，管理更加全面的流程驱动设计。

性能数字孪生

为生产运营和质量管理提供了端到端的透明化，将车间的自动化设备与产品开发、生产工艺设计及生产与企业管理领域的决策者紧密连接在一起。借助生产过程的全程透明化，决策者可以很容易地发现产品设计与相关制造工艺需要改进的地方，并进行相应的运营调整，从而使生产更顺畅、效率更高。

一、产品设计和优化

数字孪生技术可以将产品的设计和制造过程数字化，通过对产品的仿真和分析，可以快速发现产品的缺陷和问题，并及时进行优化和改进。这样可以大大提高产品的品质和竞争力，同时也可以降低产品的开发成本和时间。

二、生产过程优化

数字孪生技术可以实时监控生产过程中的各项参数，如温度、压力、流量等，通过对这些数据的分析和处理，可以发现生产过程中的问题和瓶颈，并及时采取措施进行优化和改进。这样可以大大提高生产效率，降低生产成本，同时也可以减少生产过程中的废品和损失。

三、设备维护和管理

数字孪生技术可以对设备进行数字化建模和仿真，通过对设备的运行状态进行实时监测和分析，可以预测设备的故障和损坏，及时进行维护和修理，从而保证设备的正常运行和延长设备的使用寿命。同时，数字孪生技术还可以对设备进行优化和改进，提高设备的性能和效率，降低设备的维护成本和停机时间。

四、客户服务和支持

数字孪生技术可以将客户的需求和反馈进行数字化处理，通过对客户的数据进行分析和处理，可以了解客户的需求和偏好，及时进行产品的改进和升级，提高客户的满意度和忠诚度。同时，数字孪生技术还可以提供客户支持和服务，通过对客户的问题进行分析和解决，提高客户的体验和服务质量。

在运输机械设计中，数字孪生技术通过将物理实体与虚拟模型相连接，可以实现对物理实体设计的模拟、验证、分析和优化。为企业新品研发释放极大潜力。

1.提高设计效率和精度

传统的运输机械设计通常需要进行大量的手工建模和计算，然后制作出实体模型，而数字孪生技术结合VR模拟仿真就能呈现运输机械的高精度仿真模型，并且支持其他工程师同步进行设计和优化，立体全面呈现总体外观，提高设计的可靠性和安全性。

2.降低设计成本和风险

传统的运输机械设计需要进行大量的试验和验证，为了达到更好的客户口碑，对材料消耗是可想而知的，而数字孪生技术可以通过对虚拟模型的模拟和优化，提前预测物理实体的行为和性能特点，减少试验和验证的次数和成本，降低设计风险，提高产品的市场竞争力。

3.满足客户的个性化和定制化要求服务

数字孪生公司可以根据客户的使用环境和需求进行智能化推荐和调整，进行定制化设计，包括模型的形状、尺寸、材料等，更好地切合客户需求和要求，提高产品的适用性和可靠性，提高客户粘性。

总之，智能化、个性化制造和基于数据的信息设计越来越成为未来生产的主流模式，将创新型信息化手段数字孪生技术应用到运输机械设计中，是支撑交通工程建设的重要技术保障。