数字孪生+机器人离线编程:虚拟调试不停产,工业设计如何适配软件硬件一体化?
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更新时间:2026-04-28 08:30:00
现在制造业竞争越来越激烈,用户需求越来越多样化,多品种小批量生产变成常态,生产线需要经常换产品换工装,机器人每次换产品都要重新调试,传统调试方法要工人在现场一点点教点,生产线停摆,不能生产,耽误产量,损失不小,很多中小企业害怕频繁换线,不敢接小批量订单,影响竞争力。数字孪生技术成熟之后,这个问题得到很好解决,工程师可以在数字孪生虚拟环境做好机器人编程调试,调好之后直接把程序传到现场机器人,开机就能生产,不用现场停工调试,一下子解决了停产损失痛点,所以现在数字孪生加离线编程变成智能制造标配,这次展会软件与仿真专区这个方向最热。
技术发展到软硬件一体化阶段,给工业设计带来新课题,过去软件是软件硬件是硬件,分开设计就行,现在不一样了,软件硬件要深度配合,工业设计要从用户使用流程整体考虑,怎么让用户更容易部署数字孪生系统,怎么更好配合虚拟调试,怎么让软硬件交互更顺畅,这些都需要设计重新思考。江苏创品扎根长三角智能制造产业带,天天和不同智能制造项目打交道,深知用户痛点,所以在设计的时候,一直坚持从用户全流程使用体验出发,做好软硬件一体化设计,让新技术真正好用易用。
硬件交互设计要配合数字孪生需求。现在很多数字孪生系统需要现场机器人标定,把实际机器人和虚拟机器人坐标对准,过去标定很麻烦,需要专业工程师来弄,我们设计的时候,在机器人底座预留标准标定定位孔,配合标准标定工具,用户自己就能快速完成标定,不用专业工程师上门,节省时间成本,部署速度快很多。这个设计细节看起来不大,但是用户体验提升很明显,原来标定要大半天,现在十几分钟就能完成,效率提升很多。
终端操作交互设计也要简化。数字孪生调试主要在电脑上做,但是现场总有一些微调需要操作机器人,我们设计了简洁手持操作终端,界面上主要数字孪生连接、标定、微调几个核心功能,菜单层次简单,现场工程师不用学习复杂操作,就能完成微调工作,不用带笔记本电脑到处走,方便很多。创品千乘设计团队一直认为,软硬件一体化产品,就要把复杂功能消化在内部,给用户留出简单直接界面,让不同水平用户都能好用。
机箱硬件设计要考虑散热和电磁兼容。数字孪生离线编程对控制机箱计算能力要求更高,发热量更大,我们在结构设计上,重新优化了散热风道,采用下进风上出风合理风道设计,配合大尺寸低转速散热风扇,散热效果好噪音还低,长时间运行稳定可靠,不会因为过热降频,影响虚拟计算速度。电磁兼容设计也加强,机箱做了完整电磁屏蔽,不会干扰机器人控制信号,影响运动精度,满足工业现场复杂电磁环境使用要求。
安装部署设计也要适应不同用户现场。有些用户放在控制柜里面,有些用户放在台面,我们设计了两种安装方式,标准机架式安装适合放进控制柜,台式放置适合放在台面,不用改结构,用户根据自己现场情况选择,非常灵活,适应不同车间不同部署方式,这就是设计以人为本,满足不同用户实际需求,不能让用户迁就产品设计。
外观设计保持工业产品简洁专业风格,前面板设计简洁,只保留必要电源开关和状态指示灯,接口都布置在后面,前面看起来干净整洁,放在车间也不突兀,状态指示灯清晰明了,通电运行故障一眼就能看出来,现场工作人员不用开机柜就能知道状态,方便日常检查维护。很多工程师喜欢干净整洁控制面板,看着舒服心情好,工作效率也高,这就是细节设计价值。
从平衡设计方法论角度看,软硬件一体化产品设计,就是平衡软件功能和硬件形态,平衡计算能力和散热噪音,平衡功能复杂性和使用简单性,这些矛盾都需要设计师找到平衡点。比如说计算能力越强发热量越大,你不能为了计算能力不顾噪音,把风扇做得很大,车间噪音污染太严重用户受不了,也不能为了静音牺牲散热,导致机器不稳定,所以就要优化风道设计,在保证散热前提下尽量降低转速,降低噪音,两者兼顾,这就是平衡设计魅力。
长三角地区智能制造走在全国前面,数字孪生技术推广很快,很多企业都在升级,对软硬件一体化产品需求很大,江苏创品作为本土地工业设计机构,贴近市场贴近用户,能快速响应用户需求,做好产品设计,帮助企业更快把新技术推向市场。无锡这边智能制造企业集中,很多企业都在做数字孪生升级,我们有机会参与很多项目,积累很多实践经验,能更好服务行业客户。
过去很多人觉得,数字孪生是纯软件事情,和工业设计没关系,其实不对,软件要运行在硬件上,用户最后使用是软硬件一起用,硬件设计不好,软件功能再强用户也用不好,所以工业设计必须提前介入,从用户使用流程出发,做好硬件设计配合软件功能,让整体体验更好,这样数字孪生技术才能真正落地,被用户接受用好。江苏创品很早就看到这个趋势,在软硬件一体化产品设计方面投入很多精力,积累很多经验,能帮助客户做好这方面设计。
现在数字孪生技术越来越成熟,应用越来越广泛,一定会越来越普及,帮助更多制造业企业提升柔性生产能力,更快换线,减少停产损失,接更多小批量订单,提升企业竞争力。这个过程需要软件企业硬件企业设计师共同努力,做好协同,做好设计,让新技术真正好用易用,走进更多车间。创品千乘会继续发挥设计优势,帮助更多企业做好数字孪生相关产品设计,推动这项技术更快普及,为长三角智能制造升级贡献设计力量。
相信未来随着数字孪生技术不断普及,会改变很多制造业生产方式,让生产更柔性更高效,更好满足用户个性化需求,这就是智能制造魅力。我们作为工业设计师,会紧跟技术发展趋势,不断学习新知识,调整设计思路,做好技术落地配套设计,让更多更好智能制造产品走进工厂,推动中国制造业不断升级,竞争力不断提升。