01概述

如今的工業(yè)生產早已進入了利用信息化技術促進產業(yè)變革的時代，也就是智能化時代。國務院于2015年印發(fā)《中國制造2025》這一戰(zhàn)略文件，其主要戰(zhàn)略任務之一就是推進信息化與工業(yè)化深度融合，將智能制造作為主攻方向勢在必行。

在工業(yè)4.0時代的發(fā)展背景下，不論是市場、消費者還是工廠本身都對產業(yè)效率提出了更高的要求，市場行情變化加快、行業(yè)競爭加劇使得企業(yè)要有更靈活的應對能力和更強的核心競爭力。這些變化和壓力正促使工廠進行數字化轉型和升級。

現代工廠信息化發(fā)展的新階段就是智慧工廠，即基于數字孿生和物聯網等技術，在工廠數字化基礎上實現產品全生命周期中設計、制造、裝配、倉儲、物流等環(huán)節(jié)的流程優(yōu)化，構建更智能、更高效、更環(huán)保的產業(yè)生態(tài)和管理模式。如此一來企業(yè)可以通過物聯網與監(jiān)控設備技術來加強自身的信息管理與服務，強大精準的數字孿生平臺則幫助企業(yè)實時監(jiān)測掌握產銷流程、減少人工干預和人力成本，更加合理高效地進行生產計劃與進度的安排。

為此，萬博思圖打造“智慧工廠解決方案”，依托自身在大數據可視化領域的技術優(yōu)勢，借助公司自主研發(fā)的一站式可視化平臺——萬博DataVis，從數據到建模、從工具到場景、從想法到方案，讓客戶體驗超高效率的優(yōu)質服務，在線平臺聚焦工業(yè)領域的大數據智能分析需求，通過深度定制和數字產品兩種方式幫助客戶實現精細化、實時化、標準化的智慧管理和產業(yè)數字化。

02需求難題和解決方案

目前制造行業(yè)當中的大多數工廠在生產管理等方面還處于初級階段，生產模式傳統且落后，運營效率不高，企業(yè)對于生產過程的把控力也比較低。為此，萬博思圖融合大數據分析、物聯網、數字孿生等技術，打造智慧工廠數字孿生系統平臺，從宣傳和管理兩個角度入手，達到宣傳和創(chuàng)新能力、管理能力的效果，增強內部凝聚力，同時通過數字化方式實現倉儲、生產、質檢、裝配等環(huán)節(jié)的透明化管理，更可以根據作業(yè)需求設置數據指標來輔助制定決策，提升運營效率與達到生產效率和附加值最大化，幫助企業(yè)適應行業(yè)市場的高速發(fā)展。

2.1輕松構建高質量工廠數字模型

智慧工廠內部涵蓋倉儲、生產、質量檢測、交付、物流、設備等多個環(huán)節(jié)，旨在為客戶提供實現符合業(yè)務邏輯的一條龍解決思路并幫助其實現科學高效的管理。萬博思圖通過實地考察，明確了相關作業(yè)人員的業(yè)務需求與職責，再根據工廠業(yè)務結構與參考完整生產制造流程的原料、工藝、設備、人工、質檢等主要元素，將解決方案設計歸納為4層業(yè)務層級：經營層（工廠級），管理層（車間級），執(zhí)行層（產線級）和機臺層（工位/設備級），分別對應各級大屏看板配置，利用可視化系統建立數字孿生模型，通過中控室大屏和產線大屏進行展示，讓經營者掌控全局便于決策指揮，讓管理者了解業(yè)務情況、關注流程和數據變化便于內部調度，讓執(zhí)行者知曉實時生產加工情況便于處理異常，讓參觀者了解生產運營模式便于參觀學習。

數字孿生模型的搭建則可以對運營指標、物料指標、質量指標以及設備指標等進行設置和數據綁定，同時可以實現計劃執(zhí)行率、訂單交付率、月度產銷存、庫存周轉率、送貨周期、質量合格率、報檢合格率、能源成本、勞動力成本、設備OEE等細化指標在內的實時更新，幫助各級使用者快速掌握生產運營情況和準確數據，輔助進行精細化管理。

2.2工廠既有系統打通，整合數據輔助業(yè)務和績效管理

在生產制造過程中，由于不同環(huán)節(jié)的業(yè)務需要，工廠往往會配置如SAP, MES等不同類型的系統以提高作業(yè)效率，而萬博思圖智慧工廠系統平臺可以一站式打通整合并分析工廠運營涉及環(huán)節(jié)的眾多數據流，實現生產流程整體性的效率提升和數字化升級。萬博思圖的自研數據引擎支持智慧工廠接入不同系統、不同格式、不同體量的動態(tài)數據信息，包括SAP，MES，WMS和EAM等系統數據，將廠區(qū)數據進行聯通和數據映射，依托DataVis產品平臺的圖表庫、智能儀表盤、數據報告等功能，高契合度和高性能表現為各級使用者提供可實時更新的動態(tài)圖表，通過系統平臺進行實時可視化展示，實現各系統數據同步，幫助工廠各級使用者及時準確掌握生產信息，提升運營效率。

與此同時，智慧工廠還可以進行關鍵業(yè)務統計和指標可視化，從多維度分析工廠運營情況，智慧工廠的時間軸和指標走勢也可以實現橫向和縱向的效率監(jiān)測，助力企業(yè)提升績效管理水平。

03技術實現

3.1領先行業(yè)市場的數字孿生平臺

中國工程院發(fā)布的《全球工程前沿2020》報告將數字孿生驅動的智能制造列為機械與運載工程領域研究前沿之首。由于數字孿生契合了我國以信息技術為產業(yè)轉型升級賦能的戰(zhàn)略需求，現已經成為工業(yè)制造領域的一個火熱新賽道。近年來，隨著5G、大數據、人工智能等新一代信息技術的發(fā)展，數字孿生在應用層面取得了快速發(fā)展，有力推動了工業(yè)制造數字化、智能化的發(fā)展進程，且正成為產業(yè)轉型升級的強大推動力。

數字孿生也被稱為數字映射或數字鏡像，它是一個在虛擬空間中完成映射從而反映相對應的實體設備的全生命周期過程，也就是在一個設備或系統的基礎上創(chuàng)造一個數字版的孿生體，實體對象和孿生體之間，可以建立全面的實時或準實時聯系，兩者并不是完全獨立的，映射關系也具備一定的實時性，且實體對象和孿生體之間的數據流動可以是雙向的，并不是只能本體向孿生體輸出數據，孿生體也可以向實體對象反饋信息。

萬博思圖將工業(yè)產品、制造系統與實地工廠等復雜的物理系統映射到智慧工廠的數字孿生平臺中，通過實時傳感、精準分析和沉浸交互來復現觀測以及控制這些物理系統，幫助企業(yè)達成整個系統全價值鏈的最優(yōu)閉環(huán)。相比較傳統電腦上的設計圖紙，智慧工廠數字孿生平臺最大的特點就是它是對實體對象的動態(tài)仿真，實體對象的實時狀態(tài)與外部環(huán)境都會在它身上得到體現，它并不僅限于幫助企業(yè)把產品更好地造出來，還包括幫助客戶更好地使用產品。在進行產品研發(fā)時，數字孿生可以虛擬構建產品數字化模型，對其進行仿真測試和驗證；在進行生產制造時，可以模擬設備的運轉，還有參數調整帶來的變化，客戶可以通過孿生體反饋的實時信息對實體對象采取相應的行動與干預。

萬博思圖自研的智慧工廠W-Factory和數字孿生平臺Twinsight貫穿了產品包括設計、開發(fā)、制造、服務、維護乃至報廢回收的整個周期，幫助企業(yè)從產品設計、生產計劃到制造執(zhí)行的過程全部數字化，將產品創(chuàng)新、制造效率和有效性水平提升至一個新的高度，且所有操作均可以在線上平臺完成，模型組件與其它各類資源都實現了高度自由化個性化，為客戶打造絢麗不失實用的解決方案。

3.2輕松構建高質量工廠數字模型

萬博思圖的智慧工廠平臺對不同的客戶可以提供對應的服務與高效搭建策略以縮短交付時間。對于擁有自主3D建模能力的客戶，僅需按照示例和模型處理規(guī)范在3D工具（3DMax，Maya，C4D）中建好模型并上傳至DataVis產品平臺即可創(chuàng)建專屬3D場景，相應的成本、生產、質量、交付、倉儲等指標和功能模塊也會一并搭建指標體系。 對于沒有建模團隊的客戶，萬博思圖也可以為其提供整套智慧工廠系統平臺搭建服務，根據客戶需求構建工廠模型，將復雜產線和精密設備按需拆分組合，為客戶實現內部結構以及運轉的可視化展示。

萬博思圖獨有的模型壓縮技術能實現最高80%的無損壓縮比，在3D模型精細度不受損的前提上極大降低使用中Web端的運行壓力，提高整體性能表現、加載和數據處理速度，同時支持捕捉模型中的線路信息生成完整的廠區(qū)道路系統。

3.3具有超高擬真度的個性化視覺體驗

當前行業(yè)方案普遍為“一套方案一個風格”，萬博思圖智慧工廠系統平臺為客戶在線提供多套自研主題模板和相應配套的組件設計以滿足客戶的不同需求。在線用戶可通過預置的主題實現建筑、天氣、水系等的全局效果一鍵切換，帶來優(yōu)質的交互體驗與風格統一美觀的視覺體驗，契合行業(yè)特征的同時又能彰顯企業(yè)理念和氣質，產出真正的個性化方案。萬博思圖基于工廠實體信息進行三維仿真創(chuàng)建、構造工廠數字孿生模型，實現精密的細節(jié)刻畫和超高分辨率的渲染，還原廠區(qū)環(huán)境和構成，包括車間產線和設備，還能根據客戶需求定制3D視效，帶來極致視覺享受。

3.4數據聯動實現工廠數字孿生

萬博思圖利用數字孿生技術實現了模型和數據的實時聯動，根據客戶需求也支持與第三方平臺聯動，3D模型數據全部可替換，客戶可自行上傳數據創(chuàng)造定制模型并進行自由組合，最終生成獨一無二的個性化信息面板、自由搭建場景。在線平臺通過數據綁定實現實時數據映射，在模型與數據之間形成一套映射關系，根據工廠運營指標體系，將質量檢測、設備監(jiān)控、倉儲物流、生產計劃等相關業(yè)務數據與3D場景相結合，進行可視化動態(tài)展示，同時依托DataVis產品平臺和兼容性架構，實現了工廠-車間-產線-設備（工位）垂直的業(yè)務可視化展示和大屏看板指標的無縫通信。

此外，智慧工廠系統平臺也可以通過與常規(guī)圖表相統一的聯動設置、一對多的數據聯動實現高效信息監(jiān)測和運營優(yōu)化。萬博思圖產品的低耦合性和通用性優(yōu)勢使得智慧工廠可以封裝成3D組件，以低成本優(yōu)勢整合對接業(yè)務系統與數據，沒有技術限制和數據流通壁壘。

3.5靈活交互為客戶提供高效操作體驗

不論是產線組成，還是設備的結構、零部件等，智慧工廠系統平臺都可以高度還原復雜結構和動作，完成內部結構以及運轉的動態(tài)展示并支持工廠模型全場景下的360度環(huán)繞和推拉縮放查看，以及模型細節(jié)超高分辨率的圖形輸出，避免旋轉和放大縮小后模型像素化和畫面變形。萬博思圖智慧工廠平臺可以根據業(yè)務結構在線自動生成工廠-車間-產線-設備（工位）4級下鉆，實現遞進式數據監(jiān)測，通過構建中控室大屏和產線大屏來輔助生產管理，節(jié)省人力的同時對不同身份開啟不同權限分級瀏覽，實時監(jiān)測“黑燈產線”。工廠級中控大屏支持輪播展示各車間生產概況數據和無縫下鉆車間級界面，車間級大屏支持透視墻體展示和無縫下鉆產線級，產線級大屏支持通過篩選展示不同加工、生產、裝配線的動態(tài)數據，支持故障變紅和彈窗報警，設備級看板支持工位/設備無縫切換和3D運行展示。

智慧工廠3D地圖還可以在線定位漫游路線，只需在模型中創(chuàng)建漫游點，功能模塊會自動捕捉數據點并計算出線路，同步在大屏三維場景中動態(tài)展示。更支持自繪線路，不論是廠區(qū)車流路線、行人路線、參觀展覽路線還是應急逃生路線，都可以在方案內動態(tài)展示，為參觀者提供數字化線路指引。

3.6三維場景下的工廠綜合態(tài)勢監(jiān)測

在綜合態(tài)勢監(jiān)測方面，通過聯通工廠內的監(jiān)控和傳感器，智慧工廠方案能夠實現全場景的安防監(jiān)測、能效監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測等。

安防檢測可以對廠區(qū)整體以及重點區(qū)域實現24小時常態(tài)化監(jiān)測和巡查，對人、車輛、安全隱患等進行判斷，實現及時警報、精準定位、快速調取實時監(jiān)控，避免風險損失；針對車間、倉庫、辦公室等易發(fā)生消防風險的區(qū)域也可以實現精準識別、快速警報。

能效監(jiān)測可以對工廠生產經營中的排氣、排水、排污、能源損耗等指標進行統計和態(tài)勢監(jiān)測，支持趨勢分析和模擬分析，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供數據化的參考。

環(huán)境監(jiān)測則可以對車間的溫度、濕度、揚塵和噪音等進行監(jiān)測，為員工健康和安全提供保障。

04探索未來

萬博思圖有經驗有想法更有能力，依靠多年技術研發(fā)和積累將技術優(yōu)勢轉化為成熟穩(wěn)定的產品進入市場，智慧工廠解決方案能夠對工廠、車間、產線和設備進行三維建模，模型精度高，支持接收實時數據進行動態(tài)更新和模擬運轉，對運行中的產線運轉效率、設備數據變化、能效管理、庫存管理等重要指標可以進行直觀的動態(tài)展示，通過各級大屏的運營數據展示，可以輔助決策，助力工廠高效運營，智能化生產。

智慧工廠解決方案為企業(yè)提供的是更高效、更智能的可視化管理體系，可以借其打造黑燈產線以極大提高生產效率，設備維護也可以通過方案實現預測和判斷。從發(fā)展趨勢來看，數字孿生技術賦能的智慧工廠已經成為制造業(yè)的發(fā)展剛需，通過打造智慧工廠提高生產經營效率和管理水平，降低成本，既有利于企業(yè)經營發(fā)展和增強自身競爭力，也符合國家政策鼓勵的發(fā)展大方向。

特別提醒

Special Remind

文中涉及的應用成果均是基于萬博思圖自主研發(fā)的一站式可視化平臺——DataVis構建的。