制造业如何利用数字孪生打造实时可控的数字工厂？

数字孪生的概念可以追溯至2002年，美国工业制造工程协会举办的一次论坛，密歇根大学的迈克尔·格里弗斯博士提出了“信息镜像模型”的概念，后被称作“数字孪生”。数字孪生利用3D建模、传感器、物联网等技术手段，在线上复制一个与现实几乎一致的“数字体”。这个数字体能够通过大量数据，记录现实中的一举一动，“投射”到系统中。

数字孪生进入生产领域的历史并不长，直到2015年5月，通用电气推出数字化风电场，才把数字孪生技术推向商用。2017年，更多国际巨头先后涉足数字孪生技术，随后，数字孪生技术迅速成为工业生产的宠儿。中国工程院院士谭建荣曾在2020年指出，数字孪生应用于工业领域，能够实现资源调配、智能化生产，显著提高生产效率。为什么数字孪生能提高生产效率？它是如何工作的？本期数智口袋就围绕“数字孪生工厂”为大家带来详细回答！

特邀嘉宾

Alan Wu

中之杰资深客户经理

擅长解决方案的技术创新与场景搭建，在离散制造业数字化的核心领域，如：数字工厂、精益生产、MES系统等方面拥有丰富的客户实践经验，对以汽配、紧固件为代表的离散制造行业有着前沿洞察和深刻见解。

大咖解惑

您好，相比于流程制造企业来说，离散制造企业的生产过程极为复杂多变，就拿我曾经服务过的一个汽车制造厂商来说，生产过程要经历冲压、焊装、涂装、总装、电池五大车间、200多种加工工艺，每个车间的生产设备完全不一样，于是，对企业的生产管理能力要求极高！在数字孪生技术赋能下的工厂，大到整厂五个车间，小到车间里每台设备和每一个生产动作，都可以映射在数字孪生上。

而这一切都是基于离散制造精益数字化系统·德沃克智造D-Work的深度赋能，德沃克制造通过电子周转箱和虚拟工位的双模驱动技术，采用新的技术路线，围绕现场、现物、现实，将生产要素（人、机、料、法、环、测）和工位进行数字孪生建模，并对生产要素进行RFID改造及工位的智能终端改造。让生产要素从一个无感知的对象，转变为有感知的活体，实现生产要素的高效自组织。

同时，在德沃克智造赋能下的数字孪生工厂中，通过虚拟数字化操作机台，设立CPS数字孪生功能模块，建立一个与真实生产环境1:1对应的数字孪生工厂。同时，通过设备智联，可以面向复杂多样的现场装备，进行数据采集和接入，获取设备运行和状态数据，实现泛在连接。通过孪生数控及设备智联，管理人员能够看到每一个车间的工作情况，通过搜索定位、“拖拉拽”等简单交互，就能定位到生产线的每一个细节，并通过传感器、通信模组、数采软件、算法等软硬件技术的驱动，实实在在反映、指导生产动作，打造一个实时可控的数字工厂。

大咖解惑

您好，数字孪生其实不是什么触不可及的技术，目前，已经在离散制造业得到了很多企业的青睐。数字孪生工厂是指按照一个实体工厂构建一个数字工厂，实现对车间场景的实时了解、分析和优化。那么，具体要如何落地呢？我们可以借助德沃克智造来实现。德沃克智造运用数字孪生技术，将3D建模从工厂缩小到了工作单元级别，以工作单元为基础，实现完整的数字孪生，包括3D建模、数据采集、数据建模、机理模型和机器学习模型等。

拿汽车行业来说，可以从设计开发阶段到生产周期结束的全过程进行应用，根据一系列标准对数据进行处理和汇总，并实现大数据实时可视化的交互呈现。例如，基于数字孪生，选择汽车的型号，世代和配置，对微控制器、传感器和执行器的数量、类型及已安装的软件组进行数字孪生建模，制造商可以根据所需平台自动执行数据收集过程，以协调各种数据模型。

对于车间的管理人员来说，偌大工厂的管理和生产安排是非常复杂的工作。如果一个工厂占地面积上万平方米，要去各车间查看生产情况，或者进行人为管理，那将是一个相当庞大的工程。如果有数字孪生虚拟出来的工厂，那么，打开系统就可以实时查看各个工厂、车间、产线、设备、物料、人员等情况。从过去一条条跑现场的车间生产线，到只要打开电脑，就能“一屏统管”整个车间的每台机器、每个参数，还能实时查看所有生产流程！这就是数字孪生工厂的魅力。

大咖解惑

您好，这应该是很多有一定数字化基础的企业都会思考的问题，企业本身有一套全面的数据看板，为什么要实现数字孪生的3D可视化呢？其实，数字孪生的3D可视化，不仅仅是一个数据的展示作用，更重要的是交互性。基于德沃克智造·D-Work的数据采集和智能算法，同时，借助大数据可视化交互系统·D-Touch的赋能，不仅可以实时反映、监控生产、追溯生产数据，还能指导生产动作，进行智能决策分析，这需要特别精准且高性能的数据采集和处理技术。

传统的一维和二维数据看板，只是简单的数据汇总和查看，而3D大数据可视化交互不仅展现效果直观、炫酷，更多的是对数据进行对比、串联，关注数据实时性，强调数据的交互性、可控性和智能化。

数字孪生对数据的完整性提出了事无巨细的要求，一座数字孪生工厂，就是整个工厂的所有数据的集合，在数字孪生的赋能下，才能打造一个真正以数据为驱动的工厂。

基于可视化技术的数据采集和监控的确是重要的，数字孪生在制造运营中的更大价值是利用对工厂运营的实时感知，用工业智能技术对工厂的运营数据进行更高层次的实时综合调度和优化，从而提高工厂运营效率、提高产品质量、缩短制造周期。德沃克智造，运用电子周转箱及虚拟工位的双模驱动技术，以“物”为核心，从现物出发，实现全要素、全过程全价值链100%覆盖的孪生虚体，让物、单、机合一！