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)的應用案例，揭示了這一技術(shù)如何賦能園區(qū)管理、提升運營效率，并為企業(yè)帶來革命性的變化。

一、數(shù)字孿生：數(shù)字化設(shè)施、數(shù)字化業(yè)務、數(shù)字化運營

1、如何理解數(shù)字孿生？

數(shù)字孿生就是實例化、格式化、數(shù)字化、軟件化真實世界的過程，從幫助企業(yè)更好的進行管理、監(jiān)測、運營，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有力支撐。

2、國家戰(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，就明確了加快推進制造強國、質(zhì)量強國建設(shè)，同時也提出全國進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導要求，數(shù)字孿生作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要手段不斷被強調(diào)。

圍繞機械、航空、電子、電子、大宗供應鏈等重點領(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)，推進基于模型等系統(tǒng)工程（MBSE）規(guī)模應用，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)裝備的預測性維護與健康管理。

國家八部委聯(lián)合發(fā)文，要求推進智能制造、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)智能應用場景，并推進相關(guān)標準的制修訂工作，加大標準試驗驗證力度。

3、數(shù)字孿生技術(shù)應用場景有哪些？

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：在數(shù)字空間構(gòu)建與物理空間高度相似的工廠級、車間級、產(chǎn)線級、設(shè)備級的可視化模型，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動，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)進行實時可視化展示，設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測與告警，打造可視、可管、可控的數(shù)字孿生管理平臺。

平臺設(shè)計思路

依托5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實、工業(yè)機器人等先進的“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)勢監(jiān)測、智能生產(chǎn)管理、綠色工廠建設(shè)、智慧安全運營四大主題，打造建設(shè)兼顧“對外展示匯報、對內(nèi)運營監(jiān)測”的智慧數(shù)字孿生平臺，統(tǒng)一實行對人員、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，提升故障服務效率，降低廠區(qū)運維成本，最終全面提升廠區(qū)綜合管理水平。

• 全面態(tài)勢監(jiān)測：通過全面物聯(lián)網(wǎng)搭建運營中樞的數(shù)據(jù)底座，實現(xiàn)生產(chǎn)制造&廠區(qū)運營的運營數(shù)據(jù)改善。
• 智能生產(chǎn)管理：通過數(shù)據(jù)融合集成和結(jié)合業(yè)務場景的深層數(shù)據(jù)分析治理，實現(xiàn)對設(shè)備、生產(chǎn)、工藝流程的輔助高效故障排查。
• 綠色工廠管理：立足國家30·60戰(zhàn)略目標，響應“綠色制造”建設(shè)倡導，探索節(jié)能降碳智慧工廠的能源管理。
• 智慧安全運營：圍繞廠區(qū)故障快速定位，對園區(qū)安全、環(huán)境等進行全方位的監(jiān)管，實現(xiàn)廠區(qū)智慧可視化管理。

數(shù)字孿生IOC平臺架構(gòu)

三、數(shù)字孿生技術(shù)實際應用場景案例

1、智能生產(chǎn)管理

（1）產(chǎn)線監(jiān)測：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)線的重點指標（如當前生產(chǎn)任務、生產(chǎn)進度情況等），點擊任一產(chǎn)線，可以圖表展示產(chǎn)線工序中所有設(shè)備指標狀態(tài)，點擊單 個設(shè)備可查看詳細信息；當車間生產(chǎn)過程有工序設(shè)備發(fā)生告警時，可直接定位到告警所處位置，并通過空間查詢能力，聯(lián)動周邊攝像頭調(diào)取實時畫面進行故障確認和處置聯(lián)動。

（2）倉儲管理：

• 倉庫環(huán)境可視化：實現(xiàn)倉儲（原料庫、成品庫、半成品庫）區(qū)域分布與貨架分布可視化；
• 儲位管理可視化：對倉儲儲位使用情況，儲位分布、儲位物次占用等情況進行綜合可視，可進行貨位或物資快速搜索，查詢物資所在貨位，并可查看當前存儲物料詳細信息。同時并聯(lián)動視頻監(jiān)控調(diào)取庫區(qū)實時畫面。
• 庫存管理可視化：綜合呈現(xiàn)庫存情況、庫存占比、臨時/呆滯物料庫存排名等情況，并可以呈現(xiàn)庫存物料位置分布情況；
• 出入庫可視化：綜合展示出庫/入庫處理情況，月度出入單量趨勢走勢；
• AGV/叉車作業(yè)可視化：通過對接AGV/叉車調(diào)度管理系統(tǒng)，全面掌握車輛實時位置，作業(yè)情況。

（3）經(jīng)營分析：集成SRM、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)。打通訂單與生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)與上下游供應商的客戶訂單或預測數(shù)據(jù)，一屏掌握訂單情況、銷售情況、生產(chǎn)情況、計劃執(zhí)行情況，保障銷售訂單到計劃履行無一遺漏，實現(xiàn)銷售拉動訂單。訂單拉動計劃的數(shù)據(jù)全流程閉環(huán)，同時有助于領(lǐng)導層進行生產(chǎn)資源的排期與決策。

2、綠色工廠建設(shè)

（1）用能監(jiān)測：對工廠用電、用水、用氣按年度/月度、分區(qū)/分項進行統(tǒng)計，對照明、空調(diào)整體用能情況、資產(chǎn)工況進行統(tǒng)計呈現(xiàn)，實現(xiàn)各類水表、電表、照明、空調(diào)末端設(shè)備的點位分布可視；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、用能異常的具體場景與原因。

（2）碳盤查

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

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

（2）碳服務

在“雙碳”戰(zhàn)略目標要求下，依托廠區(qū)碳盤查、碳排放監(jiān)測數(shù)據(jù)和各類匯聚的數(shù)據(jù)成果，碳服務提供碳達峰/碳中和的預測路徑及數(shù)據(jù)可視，同時對碳排放趨勢與廠區(qū)產(chǎn)值、員工 人數(shù)、能源消費的對比分析數(shù)據(jù)進行一屏統(tǒng)覽，為長期低碳發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

3、智慧安全運營

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，通過三維平臺直接點取攝像頭調(diào)取實時的視頻畫面，從“通過畫面找位置”到“通過位置找畫面”，提升管理效率；對于重點監(jiān)控位 置支持視頻畫面固定全時顯示，確保重點生產(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)，對廠區(qū)布設(shè)的周界監(jiān)測設(shè)備分布直觀展示；并突出展示出周界防護的圍欄防護區(qū)域和邊界；對于有人員闖入或翻墻等事件時，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)動調(diào)取視頻監(jiān)控，及時掌握現(xiàn)場畫面并進行聯(lián)動處置；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：全面實現(xiàn)對消防設(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、點擊可查看設(shè)備詳情等，提升基礎(chǔ)設(shè)施運維效率；

安消聯(lián)動：廠區(qū)出現(xiàn)消防報警，可通過直觀呈現(xiàn)消防疏散路線圖、安全區(qū)域點位，更好地指揮員工進行安全疏散。同時定位到該設(shè)備，通過空間查詢能力調(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)整個車輛的排班計劃表；同時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、今日車輛預約）情況等；

點擊任一庫房，可查看碼頭明細（如預約車輛詳細車牌號、單據(jù)號、預約類型，不同的預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)應用于大宗產(chǎn)業(yè)園區(qū)的價值分析

1、打通數(shù)據(jù)孤島：

打破系統(tǒng)之間既有壁壘， 在IOC平臺中全面對資產(chǎn) 實現(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：

實現(xiàn)多部門，多崗位協(xié)同 共享，加速業(yè)務流轉(zhuǎn)和事 件閉環(huán)，實現(xiàn)智能生產(chǎn)、 安全運營，提效降本。

3、支撐運營決策：

通過三維建模還原，實現(xiàn) 虛實關(guān)聯(lián)映射，建立廠區(qū) 管理的統(tǒng)一視圖，支撐管 理人員進行高效、精準的 進行診斷和決策。

4、創(chuàng)新展示窗口：

實現(xiàn)智能生產(chǎn)和精益服務 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。