数字孪生进行工厂数字化集中管理的案例

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一、现状

广东某玻璃厂从创业到成为行业的领军者历经了20年，随着智能化在制造业的发展，工厂车间依然存在着数据孤岛、生产过程缺乏监控及工作效率低等问题，数据管理难以跟上工厂车间机器上装备的各种传感器所产生的海量数据。

此外工厂还有运维平台、智能互联系统工厂管控平台、工厂机器设备运行管理系统、工厂生产制造操作管理系统、工厂安全环保管理系统等，不同时期、不同设备、不同方案，因为没有长期规划，怎样做到集中管理数据令工厂的管理者十分头痛，一直在思考怎么样进行工厂数字化的集中管理，寻求全新的数据驱动型业务解决方案，进一步增效降本，提高竞争力。

按照“统一规划，分步实施”的指导思想，邦展数科凭借多年的开发经验，为客户打造了一套全新的数据管理中心。

二、什么是工厂数据可视化

3D可视化工厂是数字孪生的一种方式，是基于智慧工厂现实场景进行虚拟的可视化工厂，以工厂实景及基层数据架构做支撑，能够根据企业实景分区设置场景、能快速切换所选区域场景并智能展示，实时采集数据，快速反应并有助于对厂区灵活部署，具备多平台、高延展性特征，通过大数据分析，还能对运营实况和设备现状分析出具初步轻量化级别的解决方案，有效预知故障的发生、并且对上层流程及工作方案提出优化方案，使管理更可控、更高效。

对于本工厂需要的主要数据应用有设备运行检测、能耗检测、环境检测等，即设备数据可视化、设备告警可视化、能耗数据可视化、安全预警可视化等。

比如，需要了解生产制造产品每天的生产制造进展、机动车辆的物流运输情况，库房原材料库存量是不是处在安全库存等情况的全方面监管，可以通过动态实时展现、设定阀门值来解决。

三、怎么利用数字孪生进行工厂数字化集中管理

二维图表难以直观表达物联网数据信息，三维可视化更符合人类认识世界的习惯，数据更加直观，因此本项目确认采用3D的展示方案。

本项目是将真实场景通过建模等方式制作成虚拟仿真场景，与真实世界一一对应，在万物互联的5G物联网时代，各类传感器产生的监测数据与其空间位置密切相关，集中管理，大屏显示。

1、3D建模

第一阶段利用数字孪生、3D可视化、大数据和AI等信息技术创建数字孪生工厂，将该厂区的环境、设备、流程、人员、物料等要素及运行状态以1：1模拟还原在网络世界，结合大屏端的交互式呈现，实现厂区生产的可视、可查、可监测、可溯源，提升企业运行和管理效能。

利用物理生产车间的建筑图纸和实景图，结合web3d开发和VR技术在虚拟数字世界中真实，结合三维动画演示，将存在但不可视的工业流程和设备生产机理进行模拟和三维呈现。

2、数据采集

第二步进行数据采集，实时对接数据传感器、GPS、GIS、摄像头及其他系统等数据，将三维空间的数字孪生工厂车间与现实车间生产同步和联动，大屏端就能观察到物理车间生产的全要素及运行状态。

用物理生产车间的建筑图纸和实景图，结合web3d开发和VR技术在虚拟数字世界中真实，结合三维动画演示，将存在但不可视的工业流程和设备生产机理进行模拟和三维呈现。

将车间三维高精度模型、工艺流程、设备属性、设备实时数据，以及工厂运营管理数据等进行融合，直观地展示生产车间的工艺流程，实现车间生产的远程控制管理，提高车间的运营管理效率，同时为客户提供完整的、高附加值的产品解决方案，实现企业的智能化与精细化管理。

3、数字展示

第三步实现数据管理模块化，远程智能化控制，利用数据图表的形式，将数据之前的关联及影响进行清晰、直观的展示。

数字孪生技术、AI和大数据技术将数据价值发挥更大化，三维数字孪生工厂车间大屏可视化的管理模式，管理人员能直观掌握生产产区的设备运行、故障预判及远程调控。

比如通过实时调阅、查询所关注区域的监控和报警数据，结合大数据参考，数据到达临界值，就会自动报警提示，在总控制界面发出信息预警，点击就能自动定位到设备处。

四、实现价值

本项目建设周期较长，需要不断完善，一期除了对生产运行、能耗管理外，二期拟对工厂建筑、车间结构、设施设备和智慧园区监控设备、门禁设备、能耗设备、楼宇设备、消防设备、等进行3D建模，直观、真实、精确地展示，将原有的基础设施逐渐升级为智能设备，可以远程监控和控制实现智能化。

总结：可视化工厂建设旨在基于后台数据信息管控平台，结合云计算、大数据、物联网等技术，采用三维建模、三维可视等方式，建设三维可视化工厂，并在此基础上构建涵盖设备管理、物料管理、生产与协同管理、质量管理等功能应用，建立生产全过程智能化管理系统，实现全厂管控的可视、可知、可控。