Unity倾力拥抱“新基建”，为工业仿真提供数字孪生“操作系统”

虚拟调试技术作为数字化工厂建设的一个功能，作为未来智能制造领域的技术趋势，它具有很多优点。在计算机上模拟整个生产过程，包括机器人和自动化设备、PLC、变频器、电机等单元，例如，机器人单元模型创建完成就可以在虚拟世界中进行测试和验证。

虚拟调试技术可以在仿真模型“预演”的基础之上，进行分析、评估、验证，迅速发现系统运行中存在的问题和有待改进之处，并及时进行调整与优化，减少实体产品系统的更改与返工次数，从而有效减低成本、缩短工期、提高效率。

Prespective是由实时3D内容开发平台Unity开发的一款数字孪生软件平台，其基于工程系统设计文件在赛博空间生成数字双胞胎，应用于虚拟系统验证、虚拟样机、碰撞检测、计划优化、产线虚拟调试等场景。

在真正的嵌入式和高级控制软件的驱动下，机械、装备或工厂在赛博空间进行了完全建模，可再现系统组件的动态过程和行为。此外，模拟中还可以包括外部因素和环境因素，例如人员，产品甚至交通，这样就可以实现硬件和软件的并行开发，极早期错误检测，和“零缺陷”工程质量管理。

Prespective集成了工业软件和数据接口、第三方模拟软件接口、工业模型组件库、仿真测试工具，支持各种工业动态数据传输以及XR等高级仿真技术。

（1）    虚拟样机

工程技术人员通过在Prespective中上传新产品CAD模型、定义产品行为、连接到逻辑化的可编程逻辑控制器（PLC）以及控制软件进行虚拟测试和系统调试，及时找出问题、反馈和修改。Prespective能够缩短新产品上市时间，大幅减少总拥有成本（TCO）。

（2）   计划优化

Prespective提供了一个虚拟的世界，可以知道所有事物并可对其进行跟踪；可以虚拟地进行计划优化，验证物理车间的生产计划调整后的可行性；向系统中添加虚拟传感器以增加数据收集并改进产品开发和生产。

（3）   碰撞检测

在新产品验证时，物理系统中的碰撞可能会造成破坏，因此造价昂贵。Prespective可以提供一个安全的虚拟环境来检测对象与机器人之间的碰撞，完成验证。

一些知名企业正利用Prespective来改善工厂的产品验证和测试效率：

FESTO是一家总部位于德国埃斯林根的跨国工业控制和自动化公司，2018年收入达31亿欧元。FESTO通过设计虚拟样机机架，并连接到带有Prespective的可编程控制器（PLC），使工厂能够在开始制造机器之前进行测试。此外，LAN Handling正在使用Prespective为客户在工厂生产线上测试产品；丰田（Toyota）、范德兰德（Vanderlande），通过使用Prespective，在不同的用户场景下，对控制软件进行测试和验证。玛氏食品（Mars）在Prespective中模拟系统流程，节省了大量时间、空间和成本。

通过大量的实践验证，Prespective在数字化工厂建设中有以下几点优势：

第一，Prespective产品对于那些希望应用数字孪生技术来实现智能制造转型并创造实际效益的企业来说是一个重要的突破口，也是工业互联网平台应用的最直观可视化呈现的方式之一，值得企业去应用实践。同时，Prespective产品充分发挥了企业应用三维建模的优势，凸显了三维设计的价值，使三维模型不仅只是应用在产品设计阶段，同时在生产阶段也能够充分发挥三维模型的价值，为打造基于模型的企业提供了重要支撑作用。

第二，从产品研发角度来讲“质量是设计出来的”，Prespective可以将产品的加工过程、装配过程用可视化的方式真实展现在设计人员面前，让设计人员可以在产品正式生产前就对产品设计的可制造性进行调整，真正实现DFM（面向制造的设计）和面向维护的设计，从而使得产品的质量设计水平得以提高。

第三，Prespective可以提供一个近似于现实工厂的二维或者三维车间布局的数字孪生模型，为下一步根据工艺规划和工序进行物流仿真提供了有利条件。Prespective虚拟调试技术能够极大程度上对工厂的生产组织模式进行动态验证和调整，对于车间产能状况能够迅速做出评估，指导工厂合理优化配置生产资源。

第四， 越来越多的中国制造企业开始引入工业机器人完成抓举、焊接、钻孔、抛光、喷漆等工艺过程。由于客户的需求的变化，生产线上生产的产品可能每隔一段时间就会进行调整；同时，由于产能需求不恒定，因此生产节拍可能也需要每隔一段时间进行调整。Prespective能够确保这些工业机器人的控制程序可以及时调整以及仿真其工作状态，保障工业机器人的合理运动轨迹，使生产线变的更加柔性化，加快生产组织切换调整效率。

总的来说，中国制造业“大而不强”，制造能力的不足是其中的一个软肋，尤其是对于高精度、高可靠性、产品结构高度复杂、需要高度自动化加工、对产品质量要求很高的产品。在国家大力推进“新基建”这一背景下，Prespective通过对生产系统进行仿真优化与管理，对于制造业企业上提升制造能力，提升制造质量、精度和产品的可靠性等方面，正是一剂良方，在中国的应用前景十分广阔。

（编辑：东莞站长网）

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