某制造工厂企业数字孪生解决方案（19页 PPT）

微信扫码，打开到小程序

数字孪生解决方案 - 工厂数字孪生项目 目录 解决方案 项目案例 1 部分 第 解决方案 数字孪生背景介绍 国家部委密集“发声”，政策导向明确 数字孪生的技术发展与工程应用起源于工业制造领域，在工业 产品的概念设计、详细设计、加工设计、运维服务和报废回收 等全生命周期都发挥着重要作用。工业数字化、智能化已经解 决了传统生产车间的各种数据信息主要依靠人工记录、统计、 查询、使用和分析，导致的数据质量差、使用效率低等难题。 数字孪生技术通过整合物理真实空间与虚拟空间各流程、各业 务的有效数据，可实现工厂全生产要素在物理工厂、虚拟工厂、 工厂服务系统间的迭代运行，最终使物理工厂不断迭代优化， 使工厂生产和管控达到最优的一种工厂运行新模式。目前，数 字孪生已经被广泛应用于航空航天、电力、船舶、离散制造等 行业领域。 数字孪生在工业领域的应用 2021 年以来，发改委、工信部、住建部、人社部、水利部、国家能源局等相关部委持续加大对数字孪生产业、人才、技术、应用等政策 支持力度。《“十四五”数字经济发展规划》提出“因地制宜构建数字孪生城市”；工信部联合五部门提出强化虚拟现实与数字孪生等技术相结 合；住建部联合工信部推进“双智协同发展”试点城市建设，持续推进“新城建”试点工作；水利部开展数字孪生流域试点工作建设；国家能源 局、铁路局也提出要加快数字孪生等前沿技术的应用。在国家政策指引下，数字孪生项目在全国范围铺开建设。 应 用 功 能 层 ERP MES WMS 生产过程三 维监控 孪生数据实 时映射 数据分析 展示 产线轻量化 模型 三维 可视 化引 擎 孪 生 数 据 层 数字模型 数据上行 反馈驱动 生产数据 数据挖掘 数据交换 数据存储 … … 数据 库 AGV 模型 立体仓库模型 机器人模型 … … 楼宇模型 产品模型 加工设备模型 … … 仿真 分析 实时 映射 数理 统计 迭代 优化 驱动数据 统计数据 物 理 实 体 层 数据采集 实体映射 传感器 /RFID PLC 工控机 … … 机床 立体仓库 机器人 … … 传送装置 产品零部件 专用设备 … … 生产活动 应 用 展 示 数字大屏 WEB APP 工厂导览 能耗管理 环境监控 智能巡检 安防监控 资源分析 三维仿真 建筑管理 数字孪生系统架构——系统架构图 以统一的制作方式、命名规则及动态 模型接口构建几何模型、机理模型、 数据模型，分别实现对物理实体形状、 已知 / 未知物理规律的模拟。 约定数据传输方式，进行稳定、迅速、 安全的数据采集，实现异构设备和系 统的互联互通，让物理世界和承载数 字孪生的虚拟空间无缝衔接。 以更全面、透明、多层次的视角实时数据 实现车间多种设备动作的驱动、攻坚位置 状态的变化、故障预警及调度规划等功能 物理世界一体化感知 异构设备数据集成 构建一体化感知网主要是利用定位、 视频监控、无人机、遥感等技术，以 AI 为监测技术赋能，实现感知范围 全域覆盖，在扩大物理世界实时在线 监测范围的同时，提升监测能力 基于数据资产的数据治理 构筑企业级数据治理综合体系，明确关键 数据资产的业务管理责任， 依赖规范的制 度流程机制，构建有效的管理平台及工具， 将数据作为一种战略资产进行管理。 数字孪生模型制作 动态数据仿真 创建和运行数字孪生体、保证数字孪 生体与对应物理实体实现有效闭环， 呈现全周期和全领域的动态仿真。 虚实交互多跨协同 数字孪生关键技术 项目案例 第 2 部分 数字孪生平台 工厂 3D 数字孪生可视化及数采系统属于生产运营管理系统，实现对工厂生产运营以及产线设备、设备运行数据的目视化管理。利用全产线 3D 建模， 将设备运行状态、设备停机时间、生产线监控、 T/Time 、异常波动预警和品质控制等映射到模型，还原产线运行场景，实时展示全面的产线运行状态。整 合物联网技术，链接设备数据、工艺参数、产量等数据，实现产线设备作业管控，指导管理人员进行生产效率优化、生产质量提高和生产成本降低等改善活 动。 设备级监控 铆钉、阀片、限位器、视觉前、铆接、视觉后、定心机、 Rotor 热装、加磁机、 3 点焊接机等设备 实时数据 秒级更新、展示设备状态、停机时间、 T/TIME 等数据 异常告警 设备异常时，场景告警弹窗实时出现，告警列表自动更新 自动统计 自动统计循环节拍，实时统计、计算生产实绩、工程不 良率、生产达成率等数。 工厂数字孪生平台 应用系统 OPC Server 转发 边缘采集网关协议 实时数据库 Troila Con 数采软件 OPC Client 设 备 设 备 设 备 工厂数字孪生平台 采 集 层 逻 辑 层 展 示 层 系 统 层 是一套实现工业自动化设备数据读取 / 发送的软件，整合了市面上主 流品牌厂商及开放式通讯协议，同时提供 OPC 接口与其它系统进行数据 交互。通过 OPC 接口，轻易访问物理设备。软件复用程度高，支持市面 上 99% 的工业设备、操作便捷，上手快。 定制化按钮交互终端 针对品质数据丢失，统计不良率与 实绩不符，无法达成品质目标问题，将品 质数据实时统计、分析，为工厂制定品质 方针提供数据支撑，辅助提高工程执行率； 按钮交互终端方便作业者集中操作，上传 品质不良数据，提高作业效率。 数字孪生平台 对接产线设备 PLC ，实时抓取设 备信号，结合现场监控明确设备状 态 数字孪生平台 工厂数字孪生平台 品质控制子系统 虚拟设备与实体设备状态同步，通 过接收经过数据处理的实体数据， 做出相应动作，实现动作同步 自动筛选、计算统计数据，以最佳 方式显示设备停机时间和节拍时间， 对比目标，使设备问题显而易见 通过对核心检验工程加装按钮终端， 实现人机交互，实时上传品质数据 平台快速统计工程不良数量和不良 原因，同步展示到电子看板 实时计算不良品占比，辅助管控品 质细节；计算实绩，预警灯方式显 示目标达成情况 工厂数字孪生大屏 工厂 TactTime 独立页面 工厂品质独立页面 工厂 小时别 TTLoss 工厂月、周、日别 TTLoss 工厂管理后台 数字孪生平台，能够准确、及时地收集生产线诸多数据，通过 3D 孪生场景精确显示 Andon 设备、路由设备告警信息， 同时针对获取数据进行二次计算，支持数据导出功能，方便对产线情况进行二次分析。 降低人工对生产线的影响，提升生产 过程中的可控性，促使企业对生产流程更加明晰，打造一个高效、透明的工厂。 天工解决方案 面向工厂问题 应用效果 u 本系统采用天工自主研发的 3D 编辑器制作数字孪生系统模型，采取多边 形 1:1 建模方式，通过天工材质编辑器结合现场照片制作 3D 模型材质， 利用虚幻引擎渲染营造出真实的材质与灯光效果，打造 3D 模型。 u 数字孪生平台为 B/S+C/S 组合架构，使用 JavaScript+Vue 开发，采用数 据层 - 服务层 - 应用层三层逻辑结构，结合 3D 模型，完整还原真实产线。 u 系统自动统计告警信息，计算、分析工程异常，形成预警，提高管理效率； 辅助工厂进行设备计划维修，最小化产线停线。 工厂数字孪生平台 设备数据未经过统一收集， 数据过滤不明确，收集时 段不固定，数据大量丢失 设 备 状 态 不 明 数 据 丢 失 生产线自动化高，人工少， 产线停线时设备状态无法及 时确认 多 项 异 常 产线出现多点问题并发时， 人工处理滞后，无法消除 产线报警 8min 停机时间 处理效率 20% 45% 数据准确性 在 工厂 基于 Troila-Con 和数采入库平台，通过 PLC 实时连接，利用 数字孪生技术，还原产线泵体、总装、焊接等工程，实时展示 产线设备运行和计算生产数据。通过管理后台进行设备、工程、 告警等模块管理，实现数据二次分析，辅助改善生产现况。 关键价值：项目实施后，将生产线设备运行状态目视化，提升解决问题的反应速度和处理时间。设备停机时间减少 8 分钟，问 题处理效率提升 20% ，生产数据准确率提升 45% 。 卓越技术数智制造