數(shù)字孿生(DigitalTwin)工廠解決方案

1、項目背景現(xiàn)代化工廠的自動化、信息化程度都相對較高，各種系統(tǒng)的部署，軟硬件的聯(lián)合應(yīng)用，都使得工廠管理的重要性更為突出，同時也增加了管理的工作量。究其根本原因，還是因為龐大體系下的工廠信息不透明導(dǎo)致的。工廠集中監(jiān)控可視化管理平臺的缺失，導(dǎo)致管理人員無法實時、全面、準確的得知各生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的實際狀況，更無法及時的進行排查及做好及時處理，這也造成了工廠管理的窘境?；谶@一背景，力控科技旨在通過三維可視化技術(shù)、快速建模技術(shù)，集成工廠實時監(jiān)控設(shè)備傳感器技術(shù)（MES系統(tǒng)）、攝像頭、傳感器實時數(shù)據(jù)以及運營管理數(shù)據(jù)等，最終滿足三維數(shù)字孿生工廠的管理需求。通過三維數(shù)字孿生工廠的建設(shè)，管理人員能夠?qū)崟r掌握生產(chǎn)現(xiàn)場

2、的生產(chǎn)進度，計劃、目標達成情況，以及生產(chǎn)的人員、設(shè)備、物料、質(zhì)量的相關(guān)信息等，使整個生產(chǎn)現(xiàn)場完全透明。項目概述本項目主要建設(shè)內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、三維可視化系統(tǒng)，項目的主體為三維可視化系統(tǒng)，在項目的建設(shè)過程中，需要從多個維度顧全整個工廠的方方面面，才能確保建成數(shù)字化孿生工，達到透明化管理的最終效果?；谝陨享椖拷ㄔO(shè)方向的提出，就是需要因地制宜的進行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，采用軟硬件配合的方式將企業(yè)中大量分散的控制設(shè)備、系統(tǒng)進行連接，采用工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)集中采集數(shù)據(jù)傳輸至生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中監(jiān)控管理。生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心也為三維可視化平臺 Forcecon-FCVP提供基礎(chǔ)的工

3、廠數(shù)據(jù)，平臺將車間的三維高精度模型、工藝流程、生產(chǎn)運營等進行融合，做更深層次的數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)管理人員能夠?qū)崟r直觀地查看各車間的生產(chǎn)流程，實現(xiàn)車間生產(chǎn)的遠程化管理，進一步提高數(shù)字工廠建設(shè)的智能化，提高車間的運營管理效率。價值與亮點方案亮點可在虛擬空間中完成物理映射，形成物理維度上的實體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實交融的格局。三維可視化平臺可實現(xiàn)實轉(zhuǎn)虛，虛控實的過程，將數(shù)據(jù)、算法和決策分析結(jié)合在一起，建立模擬，即物理對象的虛擬映射的過程實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控的一體化、精細化管理。與力控Forcontrol、pspace系列產(chǎn)品的無縫對接，數(shù)據(jù)采集依靠可靠的工業(yè)通訊設(shè)計，保證采集任務(wù)的穩(wěn)定運行，為

4、平臺提供一個完整的數(shù)字化表現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。方案價值能夠?qū)S進行設(shè)備運行數(shù)據(jù)分析，設(shè)備故障預(yù)警與遠程解決設(shè)備故障，生產(chǎn)過程線平衡損失工時統(tǒng)計分析，設(shè)備產(chǎn)能負荷預(yù)測，實現(xiàn)故障預(yù)判和及時維修。覆蓋了“設(shè)備可視化、生產(chǎn)聯(lián)動、設(shè)備監(jiān)控、遠程操控”等應(yīng)用環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)極大降低運營成本，提高工廠運轉(zhuǎn)的效率與安全性。能夠?qū)?shù)據(jù)做一個邏輯性的關(guān)聯(lián)和管理，把各系統(tǒng)之間的壁壘打破，取消信息孤島，實現(xiàn)互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)的整合，將工業(yè)化和信息化深度融合，提高工廠自動化和信息化水平。解決方案設(shè)計概述本系統(tǒng)采用力控科技自主研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品進行聯(lián)合部署，即：“工業(yè)采集網(wǎng)

5、關(guān)+工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl/實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace +三維可視化平臺Forcecon-FCVP”，主要分為四大部分：數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)中心層、三維可視化層。通過Digital Twin集成了生命周期全過程的模型，這些模型與實際的組態(tài)軟件、采集網(wǎng)關(guān)、安全網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、三維可視化系統(tǒng)(ForceCon-FCVP)進行無縫的集成和同步，從而使我們能夠在這個數(shù)字化產(chǎn)品上看到實際物理產(chǎn)品可能發(fā)生的情況。數(shù)據(jù)采集層：采用力控工業(yè)采集網(wǎng)關(guān)對海量設(shè)備進行連接和管理，基于工業(yè)通訊協(xié)議MODBUS、OPC等，向上層數(shù)據(jù)中心提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)的安全與穩(wěn)定。數(shù)據(jù)中心層 ：中心通過網(wǎng)絡(luò)

6、從數(shù)據(jù)采集層獲取工廠車間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控與管理，并支持對采集的數(shù)據(jù)進行計算、分析、統(tǒng)計，為上層三維可視化層提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析處理，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)驅(qū)動虛擬平臺進行聯(lián)動。三維可視化層：采用力控三維可視化Forcecon-FCVP，以web形式為用戶提供虛擬場景設(shè)計、運維、管理、等一系列創(chuàng)新性高級應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)化實為虛，以虛控實，生產(chǎn)聯(lián)動、設(shè)備告警、運維檢修、等多方面的業(yè)務(wù)及可視化功能?；静僮鞴δ芷脚_基本功能包括構(gòu)建三維數(shù)字孿生工廠三維場景，并基于三維場景實景視點操作、指定路線瀏覽、對象定位和三維交互瀏覽、設(shè)備定位功能。工藝流程模擬工藝流程表現(xiàn)，虛擬孿生工廠車間真實還原現(xiàn)實

7、物理生產(chǎn)車間，并模擬生產(chǎn)過程。通過對各個生產(chǎn)工藝的工藝流程、設(shè)備生產(chǎn)關(guān)鍵動作進行模擬，以動畫的形式進行展示，能夠快速展示各個生產(chǎn)工序的流程，同時針對不同的工序進行深度開發(fā)，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)與三維模型設(shè)備進行融合，可實現(xiàn)三維模型設(shè)備與現(xiàn)實物理生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)動和控制，展示現(xiàn)場設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)顯示功能將SCADA、MES等系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)與三維場景相關(guān)聯(lián)，在三維傳感器模型上進行實時數(shù)據(jù)展示，實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)的三維可視化展示，為系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理功能提供支撐。將傳感器時時回傳的檢測數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀取，時時繪制在三維場景的設(shè)備工位、傳感器上方，時時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)等，遇到超出預(yù)設(shè)值時進行警告提醒。用戶通過此功

8、能可以調(diào)閱整個數(shù)字孿生工廠的生產(chǎn)情況，設(shè)備安裝變更情況等在三維場景中真實反映和表現(xiàn)。設(shè)備屬性查詢功能在系統(tǒng)場景中通過點擊各種對象查詢其屬性，包括建筑信息查詢、附屬設(shè)施查詢、設(shè)備信息查詢。能夠?qū)?shù)字孿生工廠系統(tǒng)的重要設(shè)備的運行狀態(tài)以及相關(guān)歷史屬性進行查詢，了解數(shù)字孿生工廠的運行狀態(tài)。監(jiān)控報警數(shù)據(jù)查詢功能通過關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)可以實時調(diào)閱、查詢所關(guān)注區(qū)域的監(jiān)控和報警數(shù)據(jù)，系統(tǒng)支持按照時間、區(qū)域、設(shè)備類型、及高級條件匹配組合等多種查詢方式，全面貼合各階層用戶的查詢需求，利于保存、更新、維護，避免了數(shù)據(jù)信息孤島及更新維護不及時的現(xiàn)象，真正提升了企業(yè)信息化辦公的水平，方便企業(yè)快速分析海量數(shù)據(jù)及判定走向趨勢

9、，提高了辦公效率。設(shè)備告警管理功能系統(tǒng)能及時對設(shè)備發(fā)生故障報警，采集報警信息，列出報警設(shè)備信息，點擊報警信息能自動定位到設(shè)備處，快速查看設(shè)備的報警情況，并且在報警設(shè)備處顯示醒目報警標簽。設(shè)備信息可視化管理功能系統(tǒng)提供三維數(shù)字孿生工廠的運維管理模式，實現(xiàn)所有獨立設(shè)備與架式設(shè)備的三維建模，可以快速搜索、定位目標設(shè)備，便捷的查詢設(shè)備信息、設(shè)備安裝應(yīng)用信息、設(shè)備歸屬信息、設(shè)備運維信息以及相關(guān)運行手冊，運維人員無需頻繁進出便可清晰掌握生產(chǎn)產(chǎn)區(qū)的資產(chǎn)狀況。監(jiān)控可視化管理功能系統(tǒng)可以讀取原有監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)，并存儲和顯示，可以對接環(huán)境節(jié)能系統(tǒng)的環(huán)境傳感器，在設(shè)備監(jiān)控畫面上查看數(shù)據(jù)監(jiān)控、記錄、查詢、曲線、歷史數(shù)

10、據(jù)等功能。設(shè)備實時聯(lián)動可視化管理功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備實時采集對應(yīng)設(shè)備運行參數(shù)，將采集到的設(shè)備運行參數(shù)推送至平臺，將物理對象與虛擬對象進行映射，實現(xiàn)仿真軟件中模型狀態(tài)實時更新數(shù)據(jù)同真實設(shè)備運動一致，真正監(jiān)控到智能工廠的真實運行情況。虛擬仿真反向控制設(shè)備運行參數(shù)功能運維人員通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)分析后，根據(jù)實際需求對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程參數(shù)控制，將參數(shù)指令傳輸?shù)皆O(shè)備控制器中，真正做到數(shù)字孿生中的以虛控實目標。技術(shù)特性三維可視化平臺采用WebGL技術(shù)，為HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染并通過UGUI實現(xiàn)了對軟件的人機交互、操作邏輯、界面美觀的整體設(shè)計，無需安裝插件與客戶端。支持多工程管理有

11、相應(yīng)獨立的數(shù)據(jù)表實現(xiàn)多場景數(shù)據(jù)快速查詢與加載。具有OpenGL圖形學(xué)計算引擎，實現(xiàn)溫度云層的生成。提供多種協(xié)議數(shù)據(jù)對接，打通硬件與平臺間數(shù)據(jù)通道。集合了豐富的數(shù)據(jù)處理功能集，支持OPC HDA 1.20標準中定義的數(shù)據(jù)處理功能集。可使用工業(yè)通訊協(xié)議 Modbus、OPC等協(xié)議直接對接設(shè)備進行數(shù)據(jù)的采集。華南地區(qū)IoT原廠家服務(wù)團隊 - 廣州力控元海信息科技有限公司 廣州力控元海信息科技有限公司 是力控科技集團旗下子公司，以廣州為核心，下設(shè)武漢、長沙、廈門三個辦事處，全面負責(zé)華南、華中地區(qū)市場開拓與維護。立足基礎(chǔ)，不斷尋求創(chuàng)新與發(fā)展。元海在全力推廣力控科技集團產(chǎn)品HMI/SCADA自動化軟件、實時歷史數(shù)據(jù)庫、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)挖掘、先進制造及工業(yè)控制系統(tǒng)安全外，逐步推出了自有產(chǎn)品線，包括手機端的FCapp