数字化工厂是指以覆盖产品全生命周期的相关数据为基础,在计算机虚拟环境下,利用三维建模、虚拟仿真等数字化技术,为涵盖产品设计、生产规划、工程组态、生产执行、后期运营服务在内的生产活动全价值链打造无缝集成、提供虚实精准映射的数字化工厂解决方案,助力企业提升生产效率、质量、灵活性,以及降低成本。数字化工厂是计算机虚拟仿真技术、现代数字化制造与先进制造运营管理理念相结合的产物。

据不完全统计,采用数字化工厂技术后,企业能够将产品上市时间缩短30%,减少60%以上的设计修改与返工作业,生产工艺规划时间减少40%,产能提高15%以上,同时节约15%左右的生产成本。

数字孪生的发展,正逐渐使其成为实现工业智能化的“关键基础设施”。中国工程院院士柴天佑认为,数字孪生技术将是未来智能系统的重要组成部分,是推动决策与控制一体化的重要数字媒介。为数字化工厂建立数字孪生平台,运用数字孪生技术,高精度仿真还原物理世界,上至车间与园区,下至设备与各传感器,通过对接各个子系统避免数据孤岛化形成统一闭环的运维管理平台。通过物联网、大数据分析技术最终实现对整个工厂的管理,对制造工艺、过程的不断优化,实现降本增效,达到精益生产。

孪智云数字孪生工厂解决方案,聚焦工厂生产管理、仓储物流管理和厂务运营管理3个核心目标,实现车间产线生产监控的一体化管理、从原材料到成品的仓储物流的全过程还原以及厂区安防、能源、环保的监测监控。

一、生产管理

(1)车间生产过程孪生

孪智云数字孪生工厂通过对车间内的各类设备、设施进行三维建模,真实还原设备排布、工艺过程,实现车间内生产过程全流程孪生,达到设备级、模块级、系统级的孪生层级。

(2)制造过程智能化管理

基于对厂区各类设备、设施的三维模型,能够真实复现设备设施外观、结构、运转详情;对接绑定产线上各类自动化智能设备的资产信息和实时采集数据,实现设备生产状态监控与智能分析;支持车间内设备告警分析、提示与处置。实现生产过程数据的实时处置和存储。实现生产事件的关联性分析,支持针对指定事件进行回溯和关联性指标联动分析。支持生产过程可回溯,能够实现指定时间片内生产过程复盘回溯,辅助进行问题分析。

(3)生产过程指标智能分析

支持可视化的数据智能分析过程,对数字化的生产过程进行智能化的人机交互分析;以仪表盘、表格等多种可视化展现形式构建数据模块显示区域,呈现车间中产品流转的实时情况,展示各重点车间相关设备信息与设备状态,以及各车间生产工序上的产品流量信息、流转信息和综合良率信息及故障告警等与生产相关的指标信息。

(4)生产监控

孪生场景与视频实况的关联性对照验证,辅助研判;实况视频与智能分析结果的关联互动。针对发生异常、告警的生产环节、设备进行视频实况智能关联;支持安防、安全生产巡查,实现视频的自动巡更;以视频墙、视频窗口、摄像头点位标签等形式,呈现车间内生产监控的实时视频信号。

二、仓储和物流管理

(1)仓库监控管理

孪智云数字孪生工厂通过三维建模,对各类仓库的内外部环境以及建筑内部空间结构进行三维展示,并支持集成监控系统、环境系统等数据,对温湿度、库存容量等数据进行综合监测,并对出现火情烟雾、环境污染、仓储空间不足等情况进行可视化告警,实现对厂区仓储空间和环境状态的有效管控.

(2)物料管理监测

支持集成物料管理系统数据,对货物编号、进入时间、库存余量等详细信息进行实时查询,从物料采购、生产、剩余库存全生命周期的管控,辅助管理者提高对物料堆存场地监管力度,降低物料管理成本。

(3)精细化物料管理

对原材料进行精细化管理,对粗放型的对原材料精细化管理堆区管理,支持送货、收料、领料的精细化管理;结合生产工艺和制造工单,进行原材料先进先出的分析与引导;实现生产过程全链条数据跟踪,为产品生命周期追溯提供精确数据基础和关联链条分析。

三、厂务综合管理

(1)综合态势

孪智云数字孪生工厂通过对厂区综合运营的智慧化管理,形成运营驾驶舱,辅助进行企业运营、智能制造管理。能够对厂区进行全景三维展示,体现出主体建筑外观,环境,道路信息,建筑信息等;支持时间、天气动态场景效果模拟;支持单体建筑交互,点击建筑或者提示框后,显示对应建筑的详细介绍;展示工厂的综合运行指标,一目了然地了解工厂的资产设施、实时运营以及工艺生产态势。辅助进行工厂整体运营决策。

(2)安防和周界

集成各类安防系统,包括视频监控、电子巡更、卡口、周界系统等厂区的安全防范管理系统数据,进行三维立体布防的实时监控,对人员、车辆等告警事件等进行实时监测,能够快速定位安防告警事件,提升厂区安全管控效力。

(3)环保智能监控

以仪表盘、表格等多种可视化展现形式构建数据模块显示区域,呈现废水处理系统和废气处理系统及除尘系统等各部分的关键指标信息。

(4)能耗管理

对工厂用电、用水、用气等能源能耗、供电等各个子系统生产运行态势进行实时监控,对能源调度、设备运行、环境监测等要素指标进行多维可视分析,支持能耗趋势分析、能耗指标综合考评,帮助管理者实时了解厂区能耗状况,为资源合理调配、厂区节能减排提供有力的数据依据。

工业的数字化智能化转型是国家确定的战略目标。这一领域既有着广阔的市场前景,也对供给侧的技术和服务提供者提出了高要求。孪智云为数字化工厂建设数字孪生平台,坚持自主创新,深入理解所服务的工业行业,致力于实现信息技术与工业的融合发展。

作为世界上最大的工业体系,中国工业的转型之路既非一朝一夕之功,也非一家一企之事,而是需要一批兼具领先技术和落地意识的数字孪生技术和服务提供者,形成良性发展的生态圈。孪智云愿与行业伙伴携手,将数字孪生应用从一个产品、一台设备、一条生产线,演进到更为复杂的整个企业组织,从而为工业企业生产经营提供智能决策辅助,从企业内部的协同走向产业链上下游的协同和优化。

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责任编辑：kj005