隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮席卷全球，數(shù)字孿生技術(shù)正成為推動(dòng)工業(yè)4.0和智能制造的關(guān)鍵力量。本文深入探討了數(shù)字孿生技術(shù)在大宗產(chǎn)業(yè)園區(qū)的應(yīng)用案例，揭示了這一技術(shù)如何賦能園區(qū)管理、提升運(yùn)營(yíng)效率，并為企業(yè)帶來(lái)革命性的變化。

一、數(shù)字孿生：數(shù)字化設(shè)施、數(shù)字化業(yè)務(wù)、數(shù)字化運(yùn)營(yíng)

1、如何理解數(shù)字孿生？

數(shù)字孿生就是實(shí)例化、格式化、數(shù)字化、軟件化真實(shí)世界的過(guò)程，從幫助企業(yè)更好的進(jìn)行管理、監(jiān)測(cè)、運(yùn)營(yíng)，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有力支撐。

2、國(guó)家戰(zhàn)略層面如何看待數(shù)字孿生技術(shù)？

早在2021年發(fā)布的十四五規(guī)劃中，就明確了加快推進(jìn)制造強(qiáng)國(guó)、質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)，同時(shí)也提出全國(guó)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)要求，數(shù)字孿生作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要手段不斷被強(qiáng)調(diào)。

圍繞機(jī)械、航空、電子、電子、大宗供應(yīng)鏈等重點(diǎn)領(lǐng)域，建設(shè)數(shù)字化車間和智能工廠，構(gòu)建面向裝備全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)，推進(jìn)基于模型等系統(tǒng)工程（MBSE）規(guī)模應(yīng)用，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)裝備的預(yù)測(cè)性維護(hù)與健康管理。

國(guó)家八部委聯(lián)合發(fā)文，要求推進(jìn)智能制造、綠色制造示范工廠建設(shè)，構(gòu)建面向工業(yè)生產(chǎn)全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)，探索數(shù)字孿生技術(shù)智能應(yīng)用場(chǎng)景，并推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，加大標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證力度。

3、數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景有哪些？

二、數(shù)字孿生建設(shè)理念

“可視引擎+數(shù)據(jù)引擎”雙核驅(qū)動(dòng)：在數(shù)字空間構(gòu)建與物理空間高度相似的工廠級(jí)、車間級(jí)、產(chǎn)線級(jí)、設(shè)備級(jí)的可視化模型，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，在三維空間中圍繞智能化生產(chǎn)的作業(yè)、資源、設(shè)備等資產(chǎn)和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化展示，設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與告警，打造可視、可管、可控的數(shù)字孿生管理平臺(tái)。

平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

依托5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、工業(yè)機(jī)器人等先進(jìn)的“工業(yè)4.0”數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字孿生為理念，以可視化為特色，圍繞全面態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、智能生產(chǎn)管理、綠色工廠建設(shè)、智慧安全運(yùn)營(yíng)四大主題，打造建設(shè)兼顧“對(duì)外展示匯報(bào)、對(duì)內(nèi)運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)”的智慧數(shù)字孿生平臺(tái)，統(tǒng)一實(shí)行對(duì)人員、物料、設(shè)備、環(huán)境等設(shè)施設(shè)備的可視化管理，更有效的保障生產(chǎn)安全，提升故障服務(wù)效率，降低廠區(qū)運(yùn)維成本，最終全面提升廠區(qū)綜合管理水平。

• 全面態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)：通過(guò)全面物聯(lián)網(wǎng)搭建運(yùn)營(yíng)中樞的數(shù)據(jù)底座，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造&廠區(qū)運(yùn)營(yíng)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)改善。
• 智能生產(chǎn)管理：通過(guò)數(shù)據(jù)融合集成和結(jié)合業(yè)務(wù)場(chǎng)景的深層數(shù)據(jù)分析治理，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、生產(chǎn)、工藝流程的輔助高效故障排查。
• 綠色工廠管理：立足國(guó)家30·60戰(zhàn)略目標(biāo)，響應(yīng)“綠色制造”建設(shè)倡導(dǎo)，探索節(jié)能降碳智慧工廠的能源管理。
• 智慧安全運(yùn)營(yíng)：圍繞廠區(qū)故障快速定位，對(duì)園區(qū)安全、環(huán)境等進(jìn)行全方位的監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)智慧可視化管理。

數(shù)字孿生IOC平臺(tái)架構(gòu)

三、數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景案例

1、智能生產(chǎn)管理

（1）產(chǎn)線監(jiān)測(cè)：直觀呈現(xiàn)車間產(chǎn)線的分布，并以信息牌方式顯示每條產(chǎn)線的重點(diǎn)指標(biāo)（如當(dāng)前生產(chǎn)任務(wù)、生產(chǎn)進(jìn)度情況等），點(diǎn)擊任一產(chǎn)線，可以圖表展示產(chǎn)線工序中所有設(shè)備指標(biāo)狀態(tài)，點(diǎn)擊單 個(gè)設(shè)備可查看詳細(xì)信息；當(dāng)車間生產(chǎn)過(guò)程有工序設(shè)備發(fā)生告警時(shí)，可直接定位到告警所處位置，并通過(guò)空間查詢能力，聯(lián)動(dòng)周邊攝像頭調(diào)取實(shí)時(shí)畫面進(jìn)行故障確認(rèn)和處置聯(lián)動(dòng)。

（2）倉(cāng)儲(chǔ)管理：

• 倉(cāng)庫(kù)環(huán)境可視化：實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)（原料庫(kù)、成品庫(kù)、半成品庫(kù)）區(qū)域分布與貨架分布可視化；
• 儲(chǔ)位管理可視化：對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)儲(chǔ)位使用情況，儲(chǔ)位分布、儲(chǔ)位物次占用等情況進(jìn)行綜合可視，可進(jìn)行貨位或物資快速搜索，查詢物資所在貨位，并可查看當(dāng)前存儲(chǔ)物料詳細(xì)信息。同時(shí)并聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控調(diào)取庫(kù)區(qū)實(shí)時(shí)畫面。
• 庫(kù)存管理可視化：綜合呈現(xiàn)庫(kù)存情況、庫(kù)存占比、臨時(shí)/呆滯物料庫(kù)存排名等情況，并可以呈現(xiàn)庫(kù)存物料位置分布情況；
• 出入庫(kù)可視化：綜合展示出庫(kù)/入庫(kù)處理情況，月度出入單量趨勢(shì)走勢(shì)；
• AGV/叉車作業(yè)可視化：通過(guò)對(duì)接AGV/叉車調(diào)度管理系統(tǒng)，全面掌握車輛實(shí)時(shí)位置，作業(yè)情況。

（3）經(jīng)營(yíng)分析：集成SRM、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)。打通訂單與生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)與上下游供應(yīng)商的客戶訂單或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，一屏掌握訂單情況、銷售情況、生產(chǎn)情況、計(jì)劃執(zhí)行情況，保障銷售訂單到計(jì)劃履行無(wú)一遺漏，實(shí)現(xiàn)銷售拉動(dòng)訂單。訂單拉動(dòng)計(jì)劃的數(shù)據(jù)全流程閉環(huán)，同時(shí)有助于領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行生產(chǎn)資源的排期與決策。

2、綠色工廠建設(shè)

（1）用能監(jiān)測(cè)：對(duì)工廠用電、用水、用氣按年度/月度、分區(qū)/分項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)照明、空調(diào)整體用能情況、資產(chǎn)工況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)各類水表、電表、照明、空調(diào)末端設(shè)備的點(diǎn)位分布可視；設(shè) 備資產(chǎn)信息查看及故障定位與故障快速處置；全面掌握廠水電氣使用情況，清晰的了解高耗能、用能異常的具體場(chǎng)景與原因。

（2）碳盤查

基于工廠用能、碳減排、碳匯的監(jiān)測(cè)、核算、統(tǒng)計(jì)和分析的關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)，全面掌握工廠碳排放、碳減排、碳匯及達(dá)峰中和情況；

展示各類設(shè)施不同時(shí)間、不同場(chǎng)景下園區(qū)的直接碳排放、間接碳排放、其他間接碳排放的情況，對(duì)廠區(qū)進(jìn)行碳家底盤查，為日后碳相關(guān)服務(wù)（如：碳交易）打下基礎(chǔ)。

（2）碳服務(wù)

在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)要求下，依托廠區(qū)碳盤查、碳排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和各類匯聚的數(shù)據(jù)成果，碳服務(wù)提供碳達(dá)峰/碳中和的預(yù)測(cè)路徑及數(shù)據(jù)可視，同時(shí)對(duì)碳排放趨勢(shì)與廠區(qū)產(chǎn)值、員工 人數(shù)、能源消費(fèi)的對(duì)比分析數(shù)據(jù)進(jìn)行一屏統(tǒng)覽，為長(zhǎng)期低碳發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3、智慧安全運(yùn)營(yíng)

1）可視化監(jiān)控

直觀展示廠區(qū)和車間內(nèi)的攝像頭設(shè)備分布，通過(guò)三維平臺(tái)直接點(diǎn)取攝像頭調(diào)取實(shí)時(shí)的視頻畫面，從“通過(guò)畫面找位置”到“通過(guò)位置找畫面”，提升管理效率；對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)控位 置支持視頻畫面固定全時(shí)顯示，確保重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域的生產(chǎn)安全；設(shè)備發(fā)生告警支持高亮顯示，并可快速定位所在位置調(diào)取畫面，便于管理人員快速了解告警信息，迅速采取措施。

兩側(cè)圖表看板提供綜合數(shù)據(jù)展示視頻資產(chǎn)工況、視頻設(shè)備狀態(tài)（在線、離線、故障）信息、設(shè)備資產(chǎn)列表、當(dāng)日值班人員信息等。

2）周界防控

集成周界系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)廠區(qū)布設(shè)的周界監(jiān)測(cè)設(shè)備分布直觀展示；并突出展示出周界防護(hù)的圍欄防護(hù)區(qū)域和邊界；對(duì)于有人員闖入或翻墻等事件時(shí)，可高亮閃爍告警發(fā)生位置，并 可快速定位告警所在位置，同步聯(lián)動(dòng)調(diào)取視頻監(jiān)控，及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)畫面并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處置；不間斷的保障廠區(qū)周界安全。

3）安全消防

消防設(shè)施管理：全面實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)施、消防通道、消防登高區(qū)等消防資源的可視化管理，直觀展示消防設(shè)備的位置分布、點(diǎn)擊可查看設(shè)備詳情等，提升基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維效率；

安消聯(lián)動(dòng)：廠區(qū)出現(xiàn)消防報(bào)警，可通過(guò)直觀呈現(xiàn)消防疏散路線圖、安全區(qū)域點(diǎn)位，更好地指揮員工進(jìn)行安全疏散。同時(shí)定位到該設(shè)備，通過(guò)空間查詢能力調(diào)取周邊視頻畫面，輔助 判斷確定告警的真實(shí)性，提高事故的處置效率。

4）車輛物流

集成物流管理系統(tǒng)，呈現(xiàn)整個(gè)車輛的排班計(jì)劃表；同時(shí)掌握車輛物流綜合數(shù)據(jù)（廠區(qū)停車總覽、園區(qū)車輛情況、物流使用情況、今日車輛預(yù)約）情況等；

點(diǎn)擊任一庫(kù)房，可查看碼頭明細(xì)（如預(yù)約車輛詳細(xì)車牌號(hào)、單據(jù)號(hào)、預(yù)約類型，不同的預(yù)約類型用不同底色顯示，幫助管理者直觀了解。

四、數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于大宗產(chǎn)業(yè)園區(qū)的價(jià)值分析

1、打通數(shù)據(jù)孤島：

打破系統(tǒng)之間既有壁壘， 在IOC平臺(tái)中全面對(duì)資產(chǎn) 實(shí)現(xiàn)可視、可查、可管、 可控。綜合提升廠區(qū)的管 理效率，保障工廠生產(chǎn)安 全、提升制造質(zhì)量。

2、提高協(xié)同效率：

實(shí)現(xiàn)多部門，多崗位協(xié)同 共享，加速業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)和事 件閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)、 安全運(yùn)營(yíng)，提效降本。

3、支撐運(yùn)營(yíng)決策：

通過(guò)三維建模還原，實(shí)現(xiàn) 虛實(shí)關(guān)聯(lián)映射，建立廠區(qū) 管理的統(tǒng)一視圖，支撐管 理人員進(jìn)行高效、精準(zhǔn)的 進(jìn)行診斷和決策。

4、創(chuàng)新展示窗口：

實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)和精益服務(wù) 水平可視化、透明化，打 造企業(yè)數(shù)字化科技創(chuàng)新展 示平臺(tái)。