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数字孪生及车间实践:车间数字孪生平台

发布时间:2022-12-27

编辑人:灵图互动

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车间数字孪生平台聚焦产品全生命周期,通过对车间全要素1:1数字化建模,在虚拟空间对车间设备信息进行数据监测,优化预测设备生产和运行状态。首先,通过设备状态、工厂级别设备集群数字孪生模型等将数据实时汇聚起来,实现虚实交汇反馈;其次,聚焦车间问题,明晰解决机制,发现问题→分析原因→快速决策。然后,基于历史数据、产品状态信息与数字孪生模型等,利用人工智能算法完成查找问题方案,实现数据融合分析;进而发掘车间潜能,实现优化迭代,找到优化方向→逐步提升效果。最后,利用加工设备、大数据与数字孪生结合决策支撑模型,对管控平台精准决策,并对决策迭代持续优化。车间数字孪生平台功能特点如下:

1. 实时汇数据

实时汇数据在车间数字孪生平台主要分为数据的采集和展示。

采集:产线设备数据、模型数据、生产进度数据、质量数据、物流数据、NC程序等通过自动化采集、条码扫码采集、终端输入采集等方式实时传输到数据中心。

展示:指标数据和相关信息节点数据实时汇总通过处理分析进行可视化展示,实现包括看板、视频、三维仿真等方式的车间状况实时监控。

车间数字孪生平台实时汇数据主要应用在:

1)关键指标汇数据,多类别多层级汇聚车间全要素/全业务/全流程物理与信息融合数据,建立以效率、质量、风险为主要维度的指标体系。

2)数据展示多端多维度可通过PC电脑、移动端,查看业务看板、数字化虚拟仿真车间、视频监控等信息。

3)虚实交互反馈,三维场景联动在车间数字孪生数据的驱动下,实现产品全加工过程的实时监控、过程优化和远程控制。

车间数字孪生平台功能

2. 智能找问题

智能找问题在车间数字孪生平台主要分为显性问题发现和隐性问题挖掘。显性问题发现可通过生产过程清晰的状态感知,包括:车间生产过程中的设备工况、生产节拍、过程实况、物料信息、人员操作、能耗变化、产品质量和安全环境等状态的实时感知。隐性问题挖掘基于三维虚拟仿真模拟,车间数字孪生平台通过应用大数据及生产系统模型,建立的多级指标连接响应机制可以及时模拟生产情况,借助虚实对照,实现流程差异反馈和历史环节追溯。

智能找问题,主要应用在以下几个方面。

2.1 通过KPI看板监控业务管理问题

(1)效率看板

车间数字孪生平台的效率看板模块通过设备开机率、有效利用率、资源调度效率、人员绩效分析、异常处理响应效率等数据,综合展示车间生产效率问题和订单执行进度,有效借助车间数字孪生平台辅助管理层开展短期调整和长期优化工作。

(2)质量看板

车间数字孪生平台的质量看板模块聚焦工件质量问题信息,实时把控工件质量趋势数据,奠定质量优化基础,并且以项目为单位开展交付产品质量管控工作,监控业务管理。

(3)风险看板

车间数字孪生平台的风险看板模块通过识别异常信息结合历史数据分析识别当前项目风险,并可精准定位至具体的风险预示指标,如项目质量风险、项目成本风险、项目进度风险,监控业务管理。

车间数字孪生平台的风险看板模块

2.2 实时在线异常报警

车间数字孪生平台的实时在线异常报警模块对车间生产过程中设备、系统、资源等Error及Warning级异常警报情况,使用红色及橙色醒目标识在三维场景中闪烁,并伴有语音提醒。点击异常位置的标识,弹出异常信息卡片展示异常描述,并有一键查询关联信息功能。车间数字孪生平台为用户提供客观的异常相关信息,快速定位可能造成异常的原因。可应用于加工设备实时数据和产线状态监控,以及业务管理监控。

2.3 虚实交互发现问题

采用数字孪生技术面对生产过程精确建模,同时对相关结构部件进行精简优化,帮助发现问题的同时通过虚实交互解决问题,车间数字孪生平台可应用设备/产线/车间建模、精简结构部件、合并优化场景数,监控业务管理。

2.4 通过历史回溯数据找问题

当出现设备警报异常时,可以通过出现的虚拟仿真加工历史回溯功能模拟过去一段时间内的机床运行状况,再结合当时的加工数据进行展示。同时出现还支持调用机床历史摄像回放。基于历史回溯数据找问题的方法在车间加工数据回溯、产线运行仿真回溯、加工设备状态回溯取得了良好的效果。

车间数字孪生平台的历史回溯功能

3. 精准做决策

精准做决策,保障数据信息的全面性、时效性、对称性、可视化。通过车间数字孪生平台大屏可视化的方式将数据信息呈现从“简单再现原始数据”变成“支持决策性、模型化再现数据集关系”。

车间数字孪生平台的精准决策模块基于客户业务模型和产品价值开展协调整合工作,实现用户业务场景实时整屏显示,支持屏内用户业务需求与逻辑集中呈现,支撑服务于业务、决策的信息关联展示。精准做决策主要应用于通过信息节点数据和三维模型提升项目管控能力。

1)通过信息节点数据提升项目管控,实现订单生产进度的实时追溯;实现生产计划相关数据查看,如物料、刀具、工装需求计划等信息卡片。

2)通过三维模型提升项目管控,实现生产过程三维模型的真实模拟加工运动,物料的运送都与真实场景实现1:1还原;生产制造订单的每个工件都可实现制造记录追溯。


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