隨著全球新一輪科技革命與產業(yè)變革的蓬勃興起，互聯網、大數據、人工智能與實體經濟深度融合，對經濟與社會發(fā)展產生了深層次與全方位影響。與之相適應，我國先后出臺了 “中國制造 2025”“互聯網+先進制造業(yè)”“新一代人工智能”等發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃。如何推動物理系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的有機融合與深度協作，是支撐我國工業(yè)高質量發(fā)展的核心問題之一。

    近年來，在物聯網場景下，工業(yè) “數字孿生”技術成為一個研究熱點，其利用數字技術對物體、系統(tǒng)、流程的信息進行實時映射，完成虛擬仿真過程，從而顯著減輕工業(yè)領域技術創(chuàng)新和決策優(yōu)化研究中面臨的重資產和高成本負擔。

    面向智慧工廠的數字孿生架構  “孿生”意味著數字化虛擬表示將在整個生命周期中雙向鏈接到物理實體。將這一概念應用于安全生產過程中，可衍生出若干種數字孿生架構。 基礎數字孿生架構，主要包括物理空間、虛擬空間以及多個空間之間的連接，開展智慧工廠運營、指揮、決策、仿真。物理空間包含物理實體、傳感器和執(zhí)行器；而虛擬空間包含從多角度建立的虛擬模型及數據分析；物理空間和虛擬空間之間的連接連通了 2個空間，實現數據與指令的傳遞。

    數字孿生工廠建模

    平臺利用虛擬現實方法獲得工廠現狀的全熱點三維模型，結合 3DGIS+BIM技術搭建并集成全生命周期的動靜態(tài)數據，在大屏顯示上以“一張圖”的形式漫游展示整個生產過程，形成資產、生產、安全管理的數據生態(tài)環(huán)境，對企業(yè)生產運營維護等領域提供數據模型服務，為企業(yè)管理與維護過程提供仿真、評估和優(yōu)化的技術支持。

    平臺應用

    1、設備可視化管理

    設備日常管理利用數字孿生工廠可以對企業(yè)儀表、閥門、動、靜設備、安全與消防設備等進行可視化管理，實現臺賬數據與現場位置的有機統(tǒng)一，提高管理效率。

    設備實時監(jiān)測平臺可以智能對設備進行監(jiān)控，對臨近設備有效日期、到期檢驗、負責人等進行智能提醒，協助設備日常管理實現可視化、智能化。

    2、生產環(huán)境安全檢測

    氣體檢測預警運用環(huán)境監(jiān)測傳感器模組，實現對園區(qū)設備、氣體罐、有毒氣體泄漏、包括對易發(fā)生泄漏的罐組、減壓裝置、閥門和管線法蘭等部分實時監(jiān)控分析預警。

    熱成像預警將熱成像圖像和可見光圖像相結合，可對管道溫度、變壓器溫度、開關類設備溫度、設備自燃火情等進行監(jiān)控和報警，徹底杜絕跑冒滴漏。

    3、人員行為檢測

    利用圖像區(qū)域識別延申技術，對進入工廠危險區(qū)域、危險穿越、異常作業(yè)行為的人員行為識別預警，并將預警信息上傳安保監(jiān)控室及相關管理人。

    4、智能可視化巡檢

    在虛擬環(huán)境中直接進行巡檢工作，支持第一視角或第三視角廠區(qū)巡檢、自定義巡檢線路等功能，同時集成機器人智能巡檢系統(tǒng)，實時查看監(jiān)測數據及設別狀態(tài)，提高巡檢效率保障人員安全。

    5、 VR全景安全巡檢

    利用虛擬現實技術構建虛擬仿真的生產作業(yè)場景，通過逼真的環(huán)境感知體驗，打造多角度、多維度的立體可視化的人機交互學習模式，有效提高工人安全意識和技能，減少和消除安全隱患和違章事故。

    6、高清視頻融合

    平臺集成高清視頻，可以方便調閱高清視頻查看現場實時狀況，實現數字孿生界面向現實世界的交互實現，以現場資產為中心，查詢距離最近的高清攝像頭、視角位置最佳的攝像頭等。

    7、可視化應急調度

    事前智能預警

    通過 VR安全培訓、物聯網+大數據識別安全隱患、人工智能預防、對多種安全生產場景進行預測性維護和預測性安全隱患識別進行動態(tài)安全隱患識別與報警，并將報警信息分級推送至監(jiān)控平臺及手機端。

    事中應急決策

    根據不同的應急場景，自動匹配應急預案，集中周邊可調度的資源，對接移動端系統(tǒng)，實時指揮調度。

    事后分析回溯

    可視化指揮 +大數據+物聯網立體防控體系助力持續(xù)監(jiān)測，記錄事件發(fā)生事前、事中、 事后的全過程數據，以便分析原因、持續(xù)優(yōu)化、針對性改善以及模擬事件推演等。

    三維可視化系統(tǒng)優(yōu)勢

    基于（ ztmapinfo）的輕量化、高效率、跨應式的三維可視化融合渲染技術打造的智慧工廠系統(tǒng)管控平臺，將大幅壓縮成本，高效部署企業(yè)各項作業(yè)計劃的準確性及調控能力，實現快速應用、科學統(tǒng)一管理、實時監(jiān)控、信息及時性，提高生產安全管理效率。

    結束語

    順應國家制造業(yè)和工業(yè)互聯網發(fā)展趨勢，在數字化工廠的基礎上，面對越來越復雜的產品需求。工廠在單元設備級一步步走向智能化，最終目的就是要往系統(tǒng)智能化發(fā)展，變成一個智能工廠，使用數字孿生技術的綜合解決方案來進行產品生產、裝備運維、彈性物流等流程智慧化管理及智能化應用。面對更多新興技術的應用，對智慧工廠、智慧車間會提出更多的需求和挑戰(zhàn)，未來將展開更深入的研究和探討進而提高數字孿生技術在各行業(yè)之間的應用與發(fā)展。