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工厂 数字孪生建设-数字孪生工厂 解决方案

发布时间:2023-10-25

编辑人:灵图互动

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数字孪生工厂 解决方案利用数字孪生工厂技术,按照1:1比例,对产线、设备进行3D建模,运用大数据、云计算、物联网技术和监控技术等,整合生产、质量、设备、安全、上下游等数据,集成高线厂现场自动化控制统、在线设备监测系统、轧线MES系统、生产管理ERP系统等,在计算机平台上建立实时同步的数字化孪生工厂,数据治理实现对未来趋势的预测,寻找最优生产路径,促使生产更智能、管控更集约、管理更高效。数字赋能,实现三维可视化管理。

数字孪生工厂 解决方案解决传统问题,能够从工厂内重大设备管理方面人手,实现设备生产过程的集中监控,故障预警,提升设备利用率;也能从工艺流程管控方面入手,实现生产过程的实时监控和预测分析,优化生产控制过程;还能从工厂全局管控入手,聚合工厂生产、经营、运维等多维度,实现T.厂的全局监控,提升整体运维管理水平。本文以高线厂为例来阐述数字孪生技术在工厂中的具体建设流程与功能。

数字孪生工厂 解决方案

1. 工厂 数字孪生建设流程

1.1 设备建模

力求还原现场环境,达到数字孪生效果,数字孪生工厂 解决方案按照1:1比例进行产线、设备3D建模。现场拍照取景结合二维图纸,生成三维数字实景模型,再进行UV展开、贴图制作,最后渲染灯光、水雾等特效,复现现实工厂。为实现设备全生命周期管理提供支撑,建模时对核心设备下探至零部件级別。

1.2 数据采集

工厂 数字孪生系统数据采集遵循“应采尽采”原则,挖掘一切数据资源、融通一切数据关联、打通所有数据孤岛,实现生产、质量、设备、安全、上下游等数据融通,有效解决数据孤岛问题。通过标准数据接口,采集物料跟踪系统、加热炉智能燃烧系统、轧线二级系统、轧线MES系统在线测径系统、在线热眼检测系统、在线设备监测系统、在线烟气监测系统、加热炉煤气报警系统、厂区消防报警系统等数据,利用数字孪生工厂平台实现数据融通,进一步实现质量综合评判、生产过程管控、设备运维预警、成本实时预警、安环前置预警等功能。

此外,标准数据接口采集的数据用于数字孪生工厂设备驱动及业务展示,同时会进行归裆处理,便于后期查询和智能分析。

工厂 数字孪生建设流程

2. 数字孪生工厂 解决方案系统功能

基于数字孪生工厂虚拟工厂,可以完成物理工厂没法进行的工作,进而指导物理工厂工作,实现三维可视化管理。

从设备角度,通过对生产现场的3D建模,设备实现三维可视化呈现,尤其是对关键设备的下探至零部件级,直观可视化的对相关岗位员工进行指导,使其对本岗位设备的内部构造更加熟悉,从而可以更好的开展设备运维工作。

从生产角度,数字孪生工厂包括两种运行模式:漫游模式和工作模式。漫游模式下,需要完成设备数据展示UI浮窗制作。工作模式下,需要完成1个主画面(综合)+5个分画面(生产、设备、工艺质量、安环、能源)制作,包括各种数据看板、业务数据UI浮窗,包括折线图、柱状图、雷达图、饼图、环图、滑动条等形式。

总而言之,无论哪种模式下,数字孪生工厂均实现对数据的高集成、高融通,通过各种形式展示数据,数据实现三维可视化呈现。各级管理人员通过数据的直观呈现,更好的开展生产指挥工作。从预警报警角度,所有预警报警点位在数字孪生工厂里面都会有三维呈现,当产生报警预警时,界面上会有一个明显的展示点,使各级管理者可以迅速做出应急指示,采取相应举措,使影响降到最低。

基于数字孪生工厂实现三维可视化管理,其关键在于挖掘一切数据资源、数据治理和数据积累,进而智能分析。

2.1 质量统计数据智能分析

通过生产全流程的数据治理和数据积累,把与质量相关的数据,如坯料状况、修磨、加热、控冷控轧过程参数、在线质量检测--测径仪、热眼等,以及成品的理化性能检测参数等结合在一起,对质量进行综合智能分析和性能预报。

工厂 数字孪生系统自学习探索历史最好数据作标杆曲线,进行寻优,进行自动控制。例如,终轧温度曲线统计和实时预警报警。

2.2 生产数据智能分析

将加热、轧制、冷却等参数与乳制规格、钢种等关联在一起,对燃耗、电耗等进行大数据分析,找出降耗节电的突破。通过大数据分析发现高低温钢混排频繁升降温会导致燃耗偏高,数字孪生工厂自动识別高温钢种和低温钢种,采用高低温钢分开排产。根据钢种与规格的不同,数字孪生工厂自动下达风冷线风机的开度及变频控制。

2.3 设备性能数据智能分析

设备在线状态检测可动态监控关键设备的运行状态,为最终实现状态维修做准备,同时也为指导岗位操作人员掌握设备性能、关注设备运行状态提供一个有效途径,设备运行状态数据的采集记录及监控报警,可把设备维护点检人员从繁杂的读表、填表工作解放出来,对采集记录作大数据智能分析,提前发现设备故障苗头,然后安排计划检修,有效降低设备故障时间,提升作业率。数字孪生工厂的故障语音报警功能,对减定径机组轴承温度、振动的在线监测,提前发现故障隐患,在大盘卷生产期间安排检修,避免重大设备事故的发生。

数字孪生工厂 解决方案系统功能

2.4 安全环保数据智能分析

加热炉区域煤气报警集中监控系统和加热炉烟气环保监控系统已经在数字孪生工厂上建成测试,可以实现分级预警和历史趋势统计分析等功能。协同上游实现加热炉烟气排放数据融合、叠加,综合分析。

工厂 数字孪生建设,挖掘一切数据资源、融通一切数据关联、打通所有数据孤岛,实现生产、质量、设备、安全、上下游等数据融通,有效解决数据孤岛化严重问题。利用数字赋能,建立高效率、高集成、高融通的三维可视化管理系统,更直观地协助各级管理人员及时掌控现场生产运营情况,满足各级管理人员需要,助力高线厂数字化转型发展。


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