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基于数字孪生的智能制造应用:智能制造数字孪生工厂解决方案

发布时间:2023-02-15

编辑人:灵图互动

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数字孪生工厂,是存储在计算机系统中的一个数字化的工厂,是物理工厂的虚拟“镜像”,其重点强调的是物理工厂的虚拟现实呈现。

智能制造数字孪生工厂解决方案是以云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、三维可视化、工业互联网思维等新型技术为技术支撑,通过融合企业工厂生产设施设备各类静动态数据与现有信息化体系相关数据,以工厂、周边环境的可视化场景为载体,数据按照三维空间有机整合,结合工厂生产运行相关的模型,挖掘动态分析,重点围绕企业生产指挥、设备管控、能源监控以及物流配送四个等与工厂物理空间结合比较紧密的应用专题,搭建面向生产协同、资产管控、能源指挥等智慧化应用体系,形成面向企业级的生产管理数字化支撑机制,加速推进企业生产智慧化、决策数字化进程。

智能制造数字孪生工厂解决方案主要包含生产可视化、设备管理、能源管控、物流配送监管四大模块。

1. 生产可视化

在智能制造行业,尤其是大型离散型装备制造行业,其制造环节繁多、工艺复杂,对人、机、料、法、环、测等生产要素协同要求非常高,管理人员每天都要通过一系列数据汇聚到一起来综合研判各生产要素的协同情况并作出指挥调度决策,这部分工作费时费力并且非常容易出错。

通过搭建基于数字孪生工厂的生产可视化支撑体系充分满足了生产要素的协同支撑要求,切实实现了生成过程的实时动态监控。并以车间、产线、工位等工厂物理空间为依托,以工艺步骤为主线,将生产过程全要素信息一体化展现在数字孪生工厂可视化平台中,实现了生产现场与数字孪生工厂可视化平台同步映射。管理人员通过数字孪生工厂可视化平台即可一站式掌控各个车间、产线、工位的生产计划完成情况,并结合执行情况精准判定生产异常,并精准定位到具体的产线、工位以及责任班组。同时,针对生产异常情况,利用平台智能判定具体责任原因(如:设备异常、人员不到位、物料配送不及时等),并将异常情况一键转派给责任人,为高效生产提供智慧支持。

应用成效:

生产指挥:基于生产要素的协同情况,提供智能调度与指挥能力,提高决策效率;

生产监控:一站式提供研发设计、工艺、质量检验等信息共享,并分角色智能推送,快速获取一线信息,提升工作效率。

 

智能制造数字孪生工厂解决方案生产可视化

2. 设备管理

随着制造技术的升级换代,设备资产管理已成为生产过程最关键的要素之一。如何保障设备高效正常运行是管理者最关注的事情之一。在数字孪生工厂可视化平台中重点设备管理模块围绕设备巡检、设备监控、设备预警等能力进行专项支撑。

2.1设备巡检

利用数字孪生工厂平台三维可视化监控设备的巡检信息,精准监控各车间是否有漏检现象,并提供设备的巡检信息动态查看等功能,实现足不出户即可掌控全局;

2.2 设备监控

利用物联网技术实时获取设备的电流、电压、运行状态、加工程序运行等数据,并以工位为单元,利用三维空间展现设备与生产要素的协同情况,高效保障生产任务;

2.3 设备预警

利用人工智能技术对设备运行的机理规则提供智能化的设备预警能力,当设备出现异常时可以精准定位设备的位置,进一步关联分析对生产的影响,为生产指挥调度提供决策支撑。

应用成效:

(1)资料查找效率:减少检修前准备时间;

(2)设备检维修管理:智能化设备检修、巡检方式,实现在线巡检及诊断,设备无需停机;

(3)保障生产:设备的智能化监控,设备状态、电流、电压实时监控,并提供智能化的设备健康诊断能力,有效提升设备利用效率,降低因设备故障而造成的生产损失。

 

智能制造数字孪生工厂解决方案设备管理

3. 能源管控

在构建绿色工厂的总体规划指引下,以节能降耗为目标,利用数字孪生工厂可视化平台提供能源设备的监控和能源预测能力。

3.1 能源监控

利用数字孪生工厂平台直观展现企业官网运行状态;动力房、仪表等关键设备的状态和数据,同时,利用无人机等先进手段进行巡检,实施在数字孪生工厂平台中展现巡检的信息;

3.2 能源预测

以产线、工位为基础,聚焦生产工艺,构建单产品能耗预测能力;

3.3 能源分析

基于精益管理的思路,提供企业、车间、产线、工位的分层分级能源分析机制,并搭建能耗与生产任务的关联分析能力。

通过以上应用构建,一方面保障能源的安全供应;另一方面结合生产过程定位高能耗、高损耗的环节,为制定科学有效的降耗措施提供数字化支撑手段。

应用成效:

(1)节能降耗:提升能源利用效率,降低能源消耗成本。

(2)能源保供:确保能源官网、设备等正常运行。

 

智能制造数字孪生工厂解决方案能源管控

4. 物流配送监管

以提供物流配送效率为目标,利用数字孪生工厂空间模型能力,提供动态的物流配送监控能力,实时掌控物料配送情况。同时,利用人工智能手段,结合生产计划提供智能化的预测预警支撑,确保物料提前精准配送。具体应用建设包含以下几点:

4.1 配送状态监控

基于数字孪生工厂平台实时监控库存情况、物料配送状态,为科学调度提供决策支撑;

4.2 预警预测能力

基于生产任务提供智能化的物料采购、配送等预测能力,减少因缺料对生产造成的影响;

4.3 规划配送路径

通过空间模型的能力,合理制定配送路径,优化配送环节。

应用成效:

(1)配送规划:合理规划物流配送路径;

(2)物料监控:监控物料库存情况、配送动态,并合理预测采购、配送计划。

智能制造数字孪生工厂解决方案聚焦与智能制造紧密相关的生产指挥、设备管控、能源监控以及物流配送四个关键应用场景,达到了生产效率、资产利用率提升、能耗降低及配送时间缩短的目的,为企业数字化转型铺垫了基础。


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