景德鎮(zhèn)回收西門子拆機(jī)二手模塊
詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的建造使用了大量的軟件工具。作為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的繼任，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡即將進(jìn)入太空，探索宇宙的奧秘。
想必很多人都聽過哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的名字。這臺在地球大氣層之上的望遠(yuǎn)鏡就像是人類在太空中的眼睛，幫助我們更好地探索宇宙的奧秘。
在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡之后，美國國家航空航天局（NASA）宣布將于2021年3月發(fā)射詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（韋伯望遠(yuǎn)鏡）。它以NASA第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名。韋伯在任期間，美國的航天事業(yè)曾有許多突破性的發(fā)展，包括完成了“阿波羅”登月計(jì)劃等一系列重要的空間探測項(xiàng)目。因此，自研發(fā)之初，韋伯望遠(yuǎn)鏡就被人們寄予了厚望。
藝術(shù)家描繪的部署在軌道上的韋伯望遠(yuǎn)鏡。圖中展示了望遠(yuǎn)鏡的鏡面系統(tǒng)和配套的遮陽裝置（圖片來源：Northrop-Grumman）。
同哈勃空間望遠(yuǎn)鏡相比，韋伯望遠(yuǎn)鏡的質(zhì)量更小，僅為6.2噸，約為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的一半。但它的主反射鏡的口徑卻達(dá)到了6.5米。韋伯望遠(yuǎn)鏡還安裝了經(jīng)過優(yōu)化的近紅外攝像機(jī) (NIRCAM)。NIRCAM 的近紅外線功能使其能夠穿透銀河系外宇宙的暗物質(zhì)云，探索更遙遠(yuǎn)的空間。不僅如此，它還可以看到更遙遠(yuǎn)的過去，追溯“第一道光”的時(shí)代和最初的恒星的誕生。同時(shí)，它也支持在太陽系外的行星上尋找生命的痕跡。
韋伯望遠(yuǎn)鏡將被發(fā)射到距離地球約150萬公里的空間內(nèi)。由于距離地球太遠(yuǎn)，屆時(shí)，相關(guān)機(jī)構(gòu)將無法派遣宇航員對它進(jìn)行維修和保養(yǎng)。因此，在十年左右的服役期間，它必須以極低的能耗，十年如一日地?zé)o故障運(yùn)行。而這正是工程師們在設(shè)計(jì)韋伯望遠(yuǎn)鏡時(shí)所面臨的一大挑戰(zhàn)。
軟件是關(guān)鍵
在建造韋伯望遠(yuǎn)鏡的過程中，明導(dǎo)公司（Mentor，從屬于西門子）和西門子發(fā)揮了重要作用。望遠(yuǎn)鏡中的集成科學(xué)儀器模塊（ISIM）是一個(gè)復(fù)雜的組合體，它包含傳感器、攝像頭和電子設(shè)備。從我級別的定制化集成電路到ISIM中四個(gè)科學(xué)儀器的整體多重物理量模擬，軟件在整個(gè)項(xiàng)目中被廣泛應(yīng)用。
明導(dǎo)的Tanner設(shè)計(jì)套件（含內(nèi)置口徑集成）被用于創(chuàng)建關(guān)鍵的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）陣列。該陣列將由詹姆斯·韋伯攝像系統(tǒng)創(chuàng)建的模擬圖像轉(zhuǎn)換為可下載到地球的數(shù)字圖像。在Lewyn Consulting Incorporated公司的支持下，Teledyne Technologies公司為四種光學(xué)儀器中的三種提供了特定應(yīng)用集成電路（ASIC），而該陣列是ASIC的一部分。
在英國萊斯特大學(xué)的空間研究中心，西門子的NX和Teamcenter被用來設(shè)計(jì)、模擬和制造中紅外探測（MIRI）模塊。
明導(dǎo)的Capital軟件套件被用于將一系列設(shè)備以電子的方式相互連接。
最后， 西門子的Femap軟件幫助NASA對韋伯望遠(yuǎn)鏡各組件的性能進(jìn)行模擬仿真。該軟件用于為針對韋伯望遠(yuǎn)鏡上安裝好的儀器模塊的熱分析與結(jié)構(gòu)分析整合所有解算器信息。
據(jù)估計(jì)，宇宙的年齡（自“大爆炸”以來）約為138.2億年。在漫長的時(shí)間里，是否有新生命體出現(xiàn)在了宇宙的某個(gè)角落呢？宇宙中還有那么多秘密有待探索。也許詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡會(huì)幫助我們揭開其中一些謎題。
在工業(yè)領(lǐng)域，數(shù)字化雙胞胎早已不是什么新鮮事了。它正為整條價(jià)值鏈帶來變革。作為產(chǎn)品、生產(chǎn)或性能的虛擬表現(xiàn)形式，數(shù)字化雙胞胎能使各個(gè)工藝過程無縫連接。它可以助力不斷提高生產(chǎn)效率、我限度地降低故障率、縮短開發(fā)周期并創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)。換言之，數(shù)字化雙胞胎能夠創(chuàng)造長期競爭優(yōu)勢。
為工業(yè)4.0打好地基
鑒于上述種種優(yōu)勢，IT分析與市場研究機(jī)構(gòu)Gartner預(yù)計(jì)，到2021年，大型工業(yè)公司中的一半都將應(yīng)用數(shù)字化雙胞胎，從而將自己的生產(chǎn)效率提高10%。然而，為了充分挖掘數(shù)字化雙胞胎的潛力，未來的實(shí)際系統(tǒng)不僅需要彼此聯(lián)網(wǎng)，還需要建立起自主“思考”和行動(dòng)的能力。從簡單的相互感知和交互到通信和獨(dú)立優(yōu)化，人工智能正是未來的發(fā)展方向。除此之外，集成的信息系統(tǒng)也必不可少，它能使信息實(shí)現(xiàn)持續(xù)交換。
數(shù)字化雙胞胎的開發(fā)離不開能夠在整條價(jià)值鏈上應(yīng)用它的功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，它可以將數(shù)字化雙胞胎用于規(guī)劃和設(shè)計(jì)產(chǎn)品、機(jī)器和工廠，以及操作產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)。這能幫助用戶更加靈活高效地采取行動(dòng)，并讓生產(chǎn)制造更加定制化。
Electra Meccanica公司的一個(gè)由年輕工程師組成的精英團(tuán)隊(duì)僅用了兩年時(shí)間就設(shè)計(jì)、仿真和制造出了一種新型電動(dòng)汽車，而這要?dú)w功于數(shù)字雙胞胎。
益處多多
早在產(chǎn)品的定義和設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎就已創(chuàng)建。工程師可以根據(jù)各自的需求來模擬和驗(yàn)證產(chǎn)品屬性：例如，產(chǎn)品是否穩(wěn)定，使用是否方便？汽車車身產(chǎn)生的空氣阻力足夠低嗎？電子設(shè)備運(yùn)行可靠嗎？無論是涉及機(jī)械、電子、軟件還是系統(tǒng)性能，數(shù)字化雙胞胎都可以被用來預(yù)先測試和優(yōu)化這些元素。
同樣的道理也適用于生產(chǎn)的數(shù)字化雙胞胎。它貫穿各個(gè)方面，從機(jī)器、工廠控制器到虛擬環(huán)境中的整條生產(chǎn)線。通過可編程邏輯控制器（PLC）代碼生成和虛擬調(diào)試，這一仿真過程可用于提前優(yōu)化生產(chǎn)，也因此可以在實(shí)際操作開始前就識別出錯(cuò)誤與故障的來源，從而防止故障發(fā)生。同時(shí)，它也可以節(jié)省時(shí)間并為定制化的大規(guī)模生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。這是因?yàn)榧词故歉叨葟?fù)雜的生產(chǎn)路線也可以在非常短的時(shí)間內(nèi)以我的成本和工作量進(jìn)行計(jì)算、測試和編程。
反過來，性能的數(shù)字化雙胞胎可以不斷從產(chǎn)品或生產(chǎn)工廠獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)。因此，人們可以持續(xù)監(jiān)控各種信息，例如來自機(jī)器的狀態(tài)數(shù)據(jù)和來自制造系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)。這樣就能執(zhí)行預(yù)測性維護(hù)，以防止停機(jī)并優(yōu)化能耗。此外，一些公司使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)來開發(fā)新的商業(yè)模式，例如機(jī)械工程公司Heller。同時(shí)，對于像西門子基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere這樣的系統(tǒng)，它們的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)知識可以反饋到整條價(jià)值鏈中，直至產(chǎn)品系統(tǒng)。這為連續(xù)的優(yōu)化過程創(chuàng)造了一個(gè)決策閉環(huán)。
虛擬調(diào)試可以幫助節(jié)省大量時(shí)間。
我的產(chǎn)品和服務(wù)
通過提供完美協(xié)調(diào)和集成的軟件與自動(dòng)化解決方案，西門子數(shù)字化企業(yè)套件創(chuàng)建了一套綜合的方法，即通過使用中央數(shù)據(jù)平臺將行業(yè)的整個(gè)增值過程進(jìn)行數(shù)字化。智能工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)將提供不同生產(chǎn)模塊內(nèi)的簡便數(shù)據(jù)交換，并持續(xù)收集運(yùn)行數(shù)據(jù)。
西門子的縱深防御戰(zhàn)略確保公司能夠應(yīng)對不斷增長的工業(yè)安全要求，并能有效保護(hù)工廠免受來自內(nèi)部和外部的攻擊。從密碼保護(hù)到持續(xù)安全監(jiān)控，種種符合標(biāo)準(zhǔn)的安全機(jī)制為數(shù)字化工廠提供了可靠的定制化保護(hù)。
MindSphere也可以作為一個(gè)重要的平臺來幫助工業(yè)企業(yè)開發(fā)新的數(shù)字化業(yè)務(wù)模式。它也是西門子為工業(yè)環(huán)境提供的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化服務(wù)產(chǎn)品組合的一部分，可以為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集以及在云上傳輸和存儲這些數(shù)據(jù)提供我的安全功能。
成功實(shí)踐
有了西門子數(shù)字化企業(yè)套件，客戶現(xiàn)在就可以開始投資面向未來的解決方案，以逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0。例如，專用機(jī)器制造商Bausch+Str?bel公司將數(shù)字化作為保證其工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵。預(yù)計(jì)到2020年，該公司的生產(chǎn)效率會(huì)提高30%以上，而這僅通過其在工程環(huán)節(jié)中節(jié)約的時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)。
同樣，作為夾持技術(shù)和抓取系統(tǒng)的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者，雄克（Schunk）已經(jīng)在其電控抓取系統(tǒng)組件中應(yīng)用了數(shù)字化解決方案。新的工程流程將大大縮短其項(xiàng)目時(shí)間，加快調(diào)試速度，并在建造類似工廠時(shí)大幅提高效率。
機(jī)器之間或其與更高級別的系統(tǒng)之間的互聯(lián)能夠幫助集中管理資源與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從而確保采購和運(yùn)營的成本效益，因?yàn)檫@意味著整個(gè)公司都可以獲得訂單數(shù)據(jù)并能在將訂單分配給組織內(nèi)部不同生產(chǎn)地點(diǎn)時(shí)制定我策略。此外，材料庫存、物流流程和工具可用情況等信息也都一目了然并能實(shí)現(xiàn)高效協(xié)調(diào)。
由于改進(jìn)了制造過程和生產(chǎn)參數(shù)的歸檔方式，數(shù)字化雙胞胎在質(zhì)量管理領(lǐng)域的潛力也同樣振奮人心。如果制造商能夠明確知道安裝了什么組件、它們具有哪些功能、在哪些產(chǎn)品中安裝以及如何安裝，他們就可以針對潛在問題作出響應(yīng)并優(yōu)化流程。西門子已經(jīng)在其位于德國安貝格的Simatic生產(chǎn)工廠中應(yīng)用了這套綜合的歸檔和評估系統(tǒng)，并在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了極低的錯(cuò)誤率。
在流程行業(yè)，數(shù)字化雙胞胎也能幫助提高效率和生產(chǎn)率：從一體化工程到一體化運(yùn)營，西門子讓流程行業(yè)的公司能夠建立從工廠工程到運(yùn)營的我數(shù)據(jù)模型。在這一領(lǐng)域，數(shù)字化還能幫助企業(yè)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、增加靈活性以及提高效率。這使公司能夠成功應(yīng)對全球市場的波動(dòng)性和多樣性，并提高其生產(chǎn)率以及能源和資源效率。
Bausch+Str?bel公司計(jì)劃到2020年將工程效率提高30%以上。
