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基于数字孪生的智能化工厂

发布时间:2022-12-12

编辑人:灵图互动

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智能化工厂作为智能制造的载体,发挥着制造业转型升级主战场的作用。智能化工厂融合新一代信息技术、智能装备及先进的生产方式,使新产品从设计或客户的个性化订单开始,到生产出成品的时间大为缩短。企业能够快速地响应客户,满足产品个性化发展的市场需求。

基于数字孪生的智能化工厂以互联互通的物理工厂为基础,通过数字孪生构建虚拟工厂,再集成融合现有的多源异构数据源,复现真实生产现场,实现工厂园区、车间、流水线、设备的逐级可视,并对生产进行规划、设计、优化和监控,为决策层提供有力的数据支撑,从而提升企业的运营管理能力。

基于数字孪生的智能化工厂系统功能为:将物理工厂中的实体模型及业务模型转化为虚拟工厂的信息模型,并建立虚拟工厂与物理工厂之间低延时、高保真的虚拟镜像;利用基于数字孪生的智能化工厂仿真计算能力,仿真模拟产品从需求到产品、从订单到交付的制造全过程;形成优化的仿真结果,指导物理工厂的建立和运营;物理工厂的实时数据和状态为数字孪生虚拟工厂的模型提供准确的修正。方便了生产管理人员通过数字孪生智能化工厂从多个视角了解生产过程、发现生产异常并快速进行处理,从而使生产管理更加透明化、实时化、可视化和协同化。

1. 生产管理可视化

基于数字孪生的智能化工厂系统生产管理可视化模块通过全栈三维可视化技术来进行精细化建模,打造整个厂区环境,从园区、车间、生产流水线、设备的逐级可视,还原工厂车间布局,生产设备模型,生产工艺等,并展示各类设备的空间位置,清晰完整地展现整个工厂环境。

同时,按照从原料入厂到成品出仓(含检验)的实际工艺流水线仿真展示生产的整体流程,表现关键设备动作、物料流向、生产流程流畅程度等;对接工艺流程系统,基于3D场景实时模拟工艺流水线的状态,如正常、故障、拥堵等。在系统中模拟展示物料、AGV车辆聚集情况,用户可通过调节特定工艺流程参数模拟仿真工艺变化,调试生产方案,发现生产线隐含问题,提高实际生产线工作效率。

基于数字孪生的智能化工厂生产管理可视化

2. 生产过程仿真

基于数字孪生的智能化工厂系统生产过程仿真模块主要针对生产节拍、线上物流及生产负荷进行可视化仿真。数字孪生系统依据从IMES和SCADA获取的实时数据驱动虚拟生产线运动和显示实时业务数据;依据预设统计条件和参数阈值进行判断,并可视化地显示生产线的设备利用率和瓶颈。

3. 生产数据可视化

基于数字孪生的智能化工厂系统生产数据可视化模块以生产线或工段为单元,采用信息面板、数据标签及数据图表(例如曲线、直方图和雷达图)等方式对车间的生产数据进行展示,例如生产运作、库存运作、维护运作和质量运作等生产实绩数据,实现制造执行数据的可视化,展示信息和方式可根据实际需要进行调整。

基于数字孪生的智能化工厂生产数据可视化

4. 生产过程监控可视化

基于数字孪生的智能化工厂系统生产过程监控可视化模块针对生产设备的运行状态、工艺参数及综合效率等实时数据进行可视化监控,主要包括以下功能。

针对生产线:(1)采用虚拟安灯、声光效果及信息标签等方式对生产线的运行状态进行监控(例如正常、故障、待机、调整、维护和关机);(2)实时数据驱动虚拟生产线的物料流动,并显示生产线相关的实时数据。

针对生产设备:(1)实时数据驱动虚拟设备的运动;(2)采用安灯、声光效果及信息标签的方式显示设备的运行状态。

基于数字孪生的智能化工厂生产过程监控可视化

5. 人员管理可视化

   基于数字孪生的智能化工厂系统人员管理可视化模块,是为了全面且快速的掌握车间全体员工的状态,提升员工管理效率。可统一显示所有车间当前产线上工人和班组人员信息情况。包含员工在岗信息、员工KPI、人员实时定位信息等。

基于数字孪生的智能化工厂通过构建全生命周期生产线,对生产前期进行虚拟仿真,获得生产调度所需的产品订单、调度规则、工艺路径、物流路径和交付优先级等制造运营机理模型。再通过导入启发式算法、遗传算法(GA)或粒子群算法(PSO)等智能算法至仿真模型中,构建涵盖智能生产线规划、智能生产线运行和智能生产线远程运维全生命周期的数字预测模型,采集车间生产现场物料配送、倍速链及AGV输送物流、工业机器人等设备和人员作业状态、个性化订单流转等实时信息进行预测模型的修正和迭代,从而为个性化定制的模型车提供全生命周期的预测记录分析和决策支撑。


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