01概述

如今的工業(yè)生產(chǎn)早已進(jìn)入了利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代，也就是智能化時(shí)代。國務(wù)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(wù)之一就是推進(jìn)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(shí)代的發(fā)展背景下，不論是市場、消費(fèi)者還是工廠本身都對(duì)產(chǎn)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(yīng)對(duì)能力和更強(qiáng)的核心競爭力。這些變化和壓力正促使工廠進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級(jí)。

現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段就是智慧工廠，即基于數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在工廠數(shù)字化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中設(shè)計(jì)、制造、裝配、倉儲(chǔ)、物流等環(huán)節(jié)的流程優(yōu)化，構(gòu)建更智能、更高效、更環(huán)保的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和管理模式。如此一來企業(yè)可以通過物聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)控設(shè)備技術(shù)來加強(qiáng)自身的信息管理與服務(wù)，強(qiáng)大精準(zhǔn)的數(shù)字孿生平臺(tái)則幫助企業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)測掌握產(chǎn)銷流程、減少人工干預(yù)和人力成本，更加合理高效地進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃與進(jìn)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(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，借助公司自主研發(fā)的一站式可視化平臺(tái)——萬博DataVis，從數(shù)據(jù)到建模、從工具到場景、從想法到方案，讓客戶體驗(yàn)超高效率的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，在線平臺(tái)聚焦工業(yè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)智能分析需求，通過深度定制和數(shù)字產(chǎn)品兩種方式幫助客戶實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、實(shí)時(shí)化、標(biāo)準(zhǔn)化的智慧管理和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化。

02需求難題和解決方案

目前制造行業(yè)當(dāng)中的大多數(shù)工廠在生產(chǎn)管理等方面還處于初級(jí)階段，生產(chǎn)模式傳統(tǒng)且落后，運(yùn)營效率不高，企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)過程的把控力也比較低。為此，萬博思圖融合大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等技術(shù)，打造智慧工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)平臺(tái)，從宣傳和管理兩個(gè)角度入手，達(dá)到宣傳和創(chuàng)新能力、管理能力的效果，增強(qiáng)內(nèi)部凝聚力，同時(shí)通過數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)、生產(chǎn)、質(zhì)檢、裝配等環(huán)節(jié)的透明化管理，更可以根據(jù)作業(yè)需求設(shè)置數(shù)據(jù)指標(biāo)來輔助制定決策，提升運(yùn)營效率與達(dá)到生產(chǎn)效率和附加值最大化，幫助企業(yè)適應(yīng)行業(yè)市場的高速發(fā)展。

2.1輕松構(gòu)建高質(zhì)量工廠數(shù)字模型

智慧工廠內(nèi)部涵蓋倉儲(chǔ)、生產(chǎn)、質(zhì)量檢測、交付、物流、設(shè)備等多個(gè)環(huán)節(jié)，旨在為客戶提供實(shí)現(xiàn)符合業(yè)務(wù)邏輯的一條龍解決思路并幫助其實(shí)現(xiàn)科學(xué)高效的管理。萬博思圖通過實(shí)地考察，明確了相關(guān)作業(yè)人員的業(yè)務(wù)需求與職責(zé)，再根據(jù)工廠業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)與參考完整生產(chǎn)制造流程的原料、工藝、設(shè)備、人工、質(zhì)檢等主要元素，將解決方案設(shè)計(jì)歸納為4層業(yè)務(wù)層級(jí)：經(jīng)營層（工廠級(jí)），管理層（車間級(jí)），執(zhí)行層（產(chǎn)線級(jí)）和機(jī)臺(tái)層（工位/設(shè)備級(jí)），分別對(duì)應(yīng)各級(jí)大屏看板配置，利用可視化系統(tǒng)建立數(shù)字孿生模型，通過中控室大屏和產(chǎn)線大屏進(jìn)行展示，讓經(jīng)營者掌控全局便于決策指揮，讓管理者了解業(yè)務(wù)情況、關(guān)注流程和數(shù)據(jù)變化便于內(nèi)部調(diào)度，讓執(zhí)行者知曉實(shí)時(shí)生產(chǎn)加工情況便于處理異常，讓參觀者了解生產(chǎn)運(yùn)營模式便于參觀學(xué)習(xí)。

數(shù)字孿生模型的搭建則可以對(duì)運(yùn)營指標(biāo)、物料指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)以及設(shè)備指標(biāo)等進(jìn)行設(shè)置和數(shù)據(jù)綁定，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)劃執(zhí)行率、訂單交付率、月度產(chǎn)銷存、庫存周轉(zhuǎn)率、送貨周期、質(zhì)量合格率、報(bào)檢合格率、能源成本、勞動(dòng)力成本、設(shè)備OEE等細(xì)化指標(biāo)在內(nèi)的實(shí)時(shí)更新，幫助各級(jí)使用者快速掌握生產(chǎn)運(yùn)營情況和準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，輔助進(jìn)行精細(xì)化管理。

2.2工廠既有系統(tǒng)打通，整合數(shù)據(jù)輔助業(yè)務(wù)和績效管理

在生產(chǎn)制造過程中，由于不同環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)需要，工廠往往會(huì)配置如SAP, MES等不同類型的系統(tǒng)以提高作業(yè)效率，而萬博思圖智慧工廠系統(tǒng)平臺(tái)可以一站式打通整合并分析工廠運(yùn)營涉及環(huán)節(jié)的眾多數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程整體性的效率提升和數(shù)字化升級(jí)。萬博思圖的自研數(shù)據(jù)引擎支持智慧工廠接入不同系統(tǒng)、不同格式、不同體量的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，包括SAP，MES，WMS和EAM等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，將廠區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)通和數(shù)據(jù)映射，依托DataVis產(chǎn)品平臺(tái)的圖表庫、智能儀表盤、數(shù)據(jù)報(bào)告等功能，高契合度和高性能表現(xiàn)為各級(jí)使用者提供可實(shí)時(shí)更新的動(dòng)態(tài)圖表，通過系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化展示，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步，幫助工廠各級(jí)使用者及時(shí)準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)信息，提升運(yùn)營效率。

與此同時(shí)，智慧工廠還可以進(jìn)行關(guān)鍵業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)和指標(biāo)可視化，從多維度分析工廠運(yùn)營情況，智慧工廠的時(shí)間軸和指標(biāo)走勢也可以實(shí)現(xiàn)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(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1領(lǐng)先行業(yè)市場的數(shù)字孿生平臺(tái)

中國工程院發(fā)布的《全球工程前沿2020》報(bào)告將數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的智能制造列為機(jī)械與運(yùn)載工程領(lǐng)域研究前沿之首。由于數(shù)字孿生契合了我國以信息技術(shù)為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能的戰(zhàn)略需求，現(xiàn)已經(jīng)成為工業(yè)制造領(lǐng)域的一個(gè)火熱新賽道。近年來，隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生在應(yīng)用層面取得了快速發(fā)展，有力推動(dòng)了工業(yè)制造數(shù)字化、智能化的發(fā)展進(jìn)程，且正成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的強(qiáng)大推動(dòng)力。

數(shù)字孿生也被稱為數(shù)字映射或數(shù)字鏡像，它是一個(gè)在虛擬空間中完成映射從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體設(shè)備的全生命周期過程，也就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的孿生體，實(shí)體對(duì)象和孿生體之間，可以建立全面的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系，兩者并不是完全獨(dú)立的，映射關(guān)系也具備一定的實(shí)時(shí)性，且實(shí)體對(duì)象和孿生體之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)可以是雙向的，并不是只能本體向?qū)\生體輸出數(shù)據(jù)，孿生體也可以向?qū)嶓w對(duì)象反饋信息。

萬博思圖將工業(yè)產(chǎn)品、制造系統(tǒng)與實(shí)地工廠等復(fù)雜的物理系統(tǒng)映射到智慧工廠的數(shù)字孿生平臺(tái)中，通過實(shí)時(shí)傳感、精準(zhǔn)分析和沉浸交互來復(fù)現(xiàn)觀測以及控制這些物理系統(tǒng)，幫助企業(yè)達(dá)成整個(gè)系統(tǒng)全價(jià)值鏈的最優(yōu)閉環(huán)。相比較傳統(tǒng)電腦上的設(shè)計(jì)圖紙，智慧工廠數(shù)字孿生平臺(tái)最大的特點(diǎn)就是它是對(duì)實(shí)體對(duì)象的動(dòng)態(tài)仿真，實(shí)體對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)與外部環(huán)境都會(huì)在它身上得到體現(xiàn)，它并不僅限于幫助企業(yè)把產(chǎn)品更好地造出來，還包括幫助客戶更好地使用產(chǎn)品。在進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，數(shù)字孿生可以虛擬構(gòu)建產(chǎn)品數(shù)字化模型，對(duì)其進(jìn)行仿真測試和驗(yàn)證；在進(jìn)行生產(chǎn)制造時(shí)，可以模擬設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，還有參數(shù)調(diào)整帶來的變化，客戶可以通過孿生體反饋的實(shí)時(shí)信息對(duì)實(shí)體對(duì)象采取相應(yīng)的行動(dòng)與干預(yù)。

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

3.2輕松構(gòu)建高質(zhì)量工廠數(shù)字模型

萬博思圖的智慧工廠平臺(tái)對(duì)不同的客戶可以提供對(duì)應(yīng)的服務(wù)與高效搭建策略以縮短交付時(shí)間。對(duì)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(chǎn)品平臺(tái)即可創(chuàng)建專屬3D場景，相應(yīng)的成本、生產(chǎn)、質(zhì)量、交付、倉儲(chǔ)等指標(biāo)和功能模塊也會(huì)一并搭建指標(biāo)體系。 對(duì)于沒有建模團(tuán)隊(duì)的客戶，萬博思圖也可以為其提供整套智慧工廠系統(tǒng)平臺(tái)搭建服務(wù)，根據(jù)客戶需求構(gòu)建工廠模型，將復(fù)雜產(chǎn)線和精密設(shè)備按需拆分組合，為客戶實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及運(yùn)轉(zhuǎn)的可視化展示。

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

3.3具有超高擬真度的個(gè)性化視覺體驗(yàn)

當(dāng)前行業(yè)方案普遍為“一套方案一個(gè)風(fēng)格”，萬博思圖智慧工廠系統(tǒng)平臺(tái)為客戶在線提供多套自研主題模板和相應(yīng)配套的組件設(shè)計(jì)以滿足客戶的不同需求。在線用戶可通過預(yù)置的主題實(shí)現(xiàn)建筑、天氣、水系等的全局效果一鍵切換，帶來優(yōu)質(zhì)的交互體驗(yàn)與風(fēng)格統(tǒng)一美觀的視覺體驗(yàn)，契合行業(yè)特征的同時(shí)又能彰顯企業(yè)理念和氣質(zhì)，產(chǎn)出真正的個(gè)性化方案。萬博思圖基于工廠實(shí)體信息進(jìn)行三維仿真創(chuàng)建、構(gòu)造工廠數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)精密的細(xì)節(jié)刻畫和超高分辨率的渲染，還原廠區(qū)環(huán)境和構(gòu)成，包括車間產(chǎn)線和設(shè)備，還能根據(jù)客戶需求定制3D視效，帶來極致視覺享受。

3.4數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工廠數(shù)字孿生

萬博思圖利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模型和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，根據(jù)客戶需求也支持與第三方平臺(tái)聯(lián)動(dòng)，3D模型數(shù)據(jù)全部可替換，客戶可自行上傳數(shù)據(jù)創(chuàng)造定制模型并進(jìn)行自由組合，最終生成獨(dú)一無二的個(gè)性化信息面板、自由搭建場景。在線平臺(tái)通過數(shù)據(jù)綁定實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)映射，在模型與數(shù)據(jù)之間形成一套映射關(guān)系，根據(jù)工廠運(yùn)營指標(biāo)體系，將質(zhì)量檢測、設(shè)備監(jiān)控、倉儲(chǔ)物流、生產(chǎn)計(jì)劃等相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與3D場景相結(jié)合，進(jìn)行可視化動(dòng)態(tài)展示，同時(shí)依托DataVis產(chǎn)品平臺(tái)和兼容性架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了工廠-車間-產(chǎn)線-設(shè)備（工位）垂直的業(yè)務(wù)可視化展示和大屏看板指標(biāo)的無縫通信。

此外，智慧工廠系統(tǒng)平臺(tái)也可以通過與常規(guī)圖表相統(tǒng)一的聯(lián)動(dòng)設(shè)置、一對(duì)多的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效信息監(jiān)測和運(yùn)營優(yōu)化。萬博思圖產(chǎn)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(duì)接業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)，沒有技術(shù)限制和數(shù)據(jù)流通壁壘。

3.5靈活交互為客戶提供高效操作體驗(yàn)

不論是產(chǎn)線組成，還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)、零部件等，智慧工廠系統(tǒng)平臺(tái)都可以高度還原復(fù)雜結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，完成內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)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(xì)節(jié)超高分辨率的圖形輸出，避免旋轉(zhuǎn)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(tái)可以根據(jù)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)在線自動(dòng)生成工廠-車間-產(chǎn)線-設(shè)備（工位）4級(jí)下鉆，實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)式數(shù)據(jù)監(jiān)測，通過構(gòu)建中控室大屏和產(chǎn)線大屏來輔助生產(chǎn)管理，節(jié)省人力的同時(shí)對(duì)不同身份開啟不同權(quán)限分級(jí)瀏覽，實(shí)時(shí)監(jiān)測“黑燈產(chǎn)線”。工廠級(jí)中控大屏支持輪播展示各車間生產(chǎn)概況數(shù)據(jù)和無縫下鉆車間級(jí)界面，車間級(jí)大屏支持透視墻體展示和無縫下鉆產(chǎn)線級(jí)，產(chǎn)線級(jí)大屏支持通過篩選展示不同加工、生產(chǎn)、裝配線的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，支持故障變紅和彈窗報(bào)警，設(shè)備級(jí)看板支持工位/設(shè)備無縫切換和3D運(yùn)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(diǎn)，功能模塊會(huì)自動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)點(diǎn)并計(jì)算出線路，同步在大屏三維場景中動(dòng)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(yīng)急逃生路線，都可以在方案內(nèi)動(dòng)態(tài)展示，為參觀者提供數(shù)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(lián)通工廠內(nèi)的監(jiān)控和傳感器，智慧工廠方案能夠?qū)崿F(xiàn)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(duì)廠區(qū)整體以及重點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)常態(tài)化監(jiān)測和巡查，對(duì)人、車輛、安全隱患等進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)及時(shí)警報(bào)、精準(zhǔn)定位、快速調(diào)取實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免風(fēng)險(xiǎn)損失；針對(duì)車間、倉庫、辦公室等易發(fā)生消防風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域也可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別、快速警報(bào)。

能效監(jiān)測可以對(duì)工廠生產(chǎn)經(jīng)營中的排氣、排水、排污、能源損耗等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(shù)據(jù)化的參考。

環(huán)境監(jiān)測則可以對(duì)車間的溫度、濕度、揚(yáng)塵和噪音等進(jìn)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(jīng)驗(yàn)有想法更有能力，依靠多年技術(shù)研發(fā)和積累將技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品進(jìn)入市場，智慧工廠解決方案能夠?qū)S、車間、產(chǎn)線和設(shè)備進(jìn)行三維建模，模型精度高，支持接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新和模擬運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)運(yùn)行中的產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)效率、設(shè)備數(shù)據(jù)變化、能效管理、庫存管理等重要指標(biāo)可以進(jìn)行直觀的動(dòng)態(tài)展示，通過各級(jí)大屏的運(yùn)營數(shù)據(jù)展示，可以輔助決策，助力工廠高效運(yùn)營，智能化生產(chǎn)。

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(chǎn)線以極大提高生產(chǎn)效率，設(shè)備維護(hù)也可以通過方案實(shí)現(xiàn)預(yù)測和判斷。從發(fā)展趨勢來看，數(shù)字孿生技術(shù)賦能的智慧工廠已經(jīng)成為制造業(yè)的發(fā)展剛需，通過打造智慧工廠提高生產(chǎn)經(jīng)營效率和管理水平，降低成本，既有利于企業(yè)經(jīng)營發(fā)展和增強(qiáng)自身競爭力，也符合國家政策鼓勵(lì)的發(fā)展大方向。

特別提醒

Special Remind

文中涉及的應(yīng)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(tái)——DataVis構(gòu)建的。