案例分享｜数字孪生在球阀全自动装配生产线中的应用

一、球阀装配的发展趋势

球阀性能优劣与装配质量息息相关，装配工序是球阀产品生产的制造的关键环节。计算机和数字化技术的出现极大地促进了装配技术的发展，传统装配技术与计算机技术、网络技术和管理科学的交叉融合形成了数字化的装配技术。

数字孪生的核心是通过构建与实际物理现场基本一致的数字空间，利用虚拟仿真技术来模拟产品的实际生产过程。对于当前球阀装配工艺研究现状，基于数字孪生的复杂机械产品装配必然成为装配技术的重要发展趋势。

二、数字孪生驱动的球阀产品技术概述

风涌智能与时俱进使用数字孪生技术，将球阀的众多生产工艺单元组合成众多连续的过程，并用数字模型来表现。用计算机解出整个生产过程的数字模型，得到有关过程性能信息。

数字孪生的内容包括虚拟建模、信息物理融合、人机交互与协同以及拓展服务应用四个方面；应用准则规定了以上各部分的在多维虚拟环境下的物理、行为、规则、几何等内容。利用模型和数据，通过智能感知、模型构建、数据融合技术手段实现产品设计、生产制造、应用服务等方面真正意义上的互通。

球阀的装配技术组成可分为五个部分：产品设计、工艺、工艺装备、检测与科学管理。

而：产品设计模型决定可装配性和装配性能；工艺是指导装配的技术文件；工艺装备是实现装配的支撑工具；检测是保证装配质量的重要手段；科学管理是实现高效装配的重要部分。

在实际生产过程中，球阀的装配质量又会受到零件数量、技术要求、装配形式等众多现实因素的影响，导致其过程十分复杂。数字孪生的提出与应用为以上难题提供了技术思路。针对以上研究目标，基于数字孪生技术构建产品装配流程的多要素、多层次框架，实现智能化装配。

在实际操作过程中，可以在虚拟环境下建立与真实物理模型一致的数字孪生模型，并将装配过程所需要的模型信息和工艺文件信息集成在统一的物联网中，实现物理世界与信息世界的深度融合，对复杂产品的装配过程进行高效的自响应、自组织管控。

三、球阀产品装配数字孪生体的构建流程

数字孪生是以数字化的形式建立物理实体的多维、多时空尺度、多学科、多物理量的动态虚拟模型。

在该结构下建立多层次的立体纵向模型，反应实际物理系统在真实环境下的行为、状态和性能。通过以上不同阶段信息源的内在交互，融合设计模型、虚拟样机和实际生产装配过程，提取数字孪生体全生命周期信息，构建完整的数字孪生体模型。

建立生产线物流仿真及可视化仿真模型，模拟加工设备、物料缓存区、物流设备等的运作状态，分析与发现物流阻塞、节拍不平衡、设备等待等问题，实现对生产线方案、物流方案的综合评估与优化。

风涌智能通过构建球阀全生命周期的数字孪生模型，在虚拟制造空间动态模拟产品工艺、装配等相关过程。基于上过程中的数据融合和处理，实现物理空间和虚拟空间的互联，在产品生产制造过程中预测加工质量，提高生产装配的动态性、智能性。