2023數(shù)字孿生工廠技術(shù)方案使用指南

中科雷慕（江蘇）科技有限公司Instructionsforuse未來工廠數(shù)字孿生平臺(tái)使用指南中科雷慕（江蘇）科技有限公司Instructionsforuse未來工廠數(shù)字孿生平臺(tái)使用指南中科雷慕（江蘇）科技有限公司目錄TOC\o"1-3"\h\u270391引言 頁1引言編寫目的本說明書為指導(dǎo)使用者使用未來工廠數(shù)字孿生平臺(tái)而編寫，希望該手冊(cè)起到使用者在使用系統(tǒng)過程中能起到無師自通的作用。本項(xiàng)目是基于數(shù)字孿生的智慧工廠交互系統(tǒng)，系統(tǒng)擴(kuò)展了數(shù)字孿生系統(tǒng)和生產(chǎn)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，以數(shù)字孿生系統(tǒng)為紐帶，打通以MES為核心的工廠級(jí)（或車間級(jí)）的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、以及仿真分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)孤島，開發(fā)形成以數(shù)字孿生為基礎(chǔ)的新型智慧工廠/車間管理系統(tǒng)架構(gòu)。智慧工廠數(shù)字孿生交互系統(tǒng)擺脫了強(qiáng)耦合的分層體系束縛，形成以數(shù)字孿生系統(tǒng)為核心的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。背景在全球化經(jīng)濟(jì)的今天，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。產(chǎn)品智能化和制造業(yè)服務(wù)化的形成給傳統(tǒng)制造企業(yè)帶來越來越大的競(jìng)爭(zhēng)壓力；同時(shí)，產(chǎn)品的復(fù)雜性和生產(chǎn)管理的難度也給制造企業(yè)造成了很大的困惑。譬如，能否按期交貨，質(zhì)量是否有保障，產(chǎn)能能否提升，人們?cè)噲D通過信息化與工業(yè)化的深度融合來解決這些問題。二十世紀(jì)八十年代，學(xué)者們通過知識(shí)工程、軟件系統(tǒng)、機(jī)器視覺和控制進(jìn)行集成，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行建模，使智能裝備能夠在無人干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)，其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特征是基于知識(shí)庫的專家系統(tǒng)；二十世紀(jì)九十年代，企業(yè)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到市場(chǎng)銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)以計(jì)算機(jī)信息化的方式集成起來，建立可以發(fā)揮高效的先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)，其信息系統(tǒng)主要圍繞計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerIntegratedManu-facturingSystems,CIMS）建設(shè)；進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等新一代人工智能技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)，生產(chǎn)系統(tǒng)具備了初步學(xué)習(xí)的能力，其智能化特征主要基于新一代人工智能系統(tǒng)（AI2.0）。智能工廠建設(shè)由此應(yīng)運(yùn)而生，其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品交貨期最短、工廠運(yùn)營資源消耗最少、生產(chǎn)效率最高、生產(chǎn)批量最小（直至最小投入批量為1）以及產(chǎn)品換型生產(chǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)間最短等。基于數(shù)字孿生的智能工廠與計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）都是面向制造業(yè)的信息集成，除了集成CAD、CAM、CAT和CAPP等信息系統(tǒng),還明確提出了邏輯層次結(jié)構(gòu)，并整合了敏捷制造、并行工程以及虛擬制造等方法論的理論概念。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的集成方面存在如下技術(shù)障礙。1）制造科學(xué)基礎(chǔ)不適應(yīng)。缺乏大量而快速的制造工藝機(jī)理模型，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)未形成單獨(dú)的學(xué)科，導(dǎo)致制造柔性的不足。2）未解決的數(shù)據(jù)技術(shù)問題。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型為單一的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，且各種數(shù)據(jù)交換缺乏權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)體系。3）制造系統(tǒng)內(nèi)部智能化程度低。當(dāng)時(shí)的人工智能處于初級(jí)發(fā)展階段，計(jì)算能力不足。在制造型企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)，大量決策還需依賴經(jīng)驗(yàn)型的人員。4）工程教育和應(yīng)用不適應(yīng)。由于缺乏制造運(yùn)營人員參與，商業(yè)化軟件在制造業(yè)的二次開發(fā)和推廣中后繼乏力?；跀?shù)字孿生的智慧工廠更加強(qiáng)調(diào)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用，將企業(yè)內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)外的互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，挖掘有效的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合業(yè)務(wù)專家的知識(shí)領(lǐng)域，并通過數(shù)字孿生的表現(xiàn)形式為工廠各決策層提供數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用。智能工廠融合新一代信息技術(shù)、智能裝備及先進(jìn)的生產(chǎn)方式，使新產(chǎn)品從設(shè)計(jì)或客戶的個(gè)性化訂單開始，到生產(chǎn)出成品的時(shí)間大為縮短。企業(yè)能夠快速地響應(yīng)客戶，滿足產(chǎn)品個(gè)性化發(fā)展的市場(chǎng)需求。2用途2.1功能未來工廠數(shù)字孿生平臺(tái)共分為兩大功能模塊，第一個(gè)模塊是廠區(qū)的外觀、車間、產(chǎn)線及設(shè)備的可視化，共構(gòu)建了9個(gè)車間：金切車間、裝配1車間、裝配2車間、注塑車間、電器組裝車間、電器SMT車間、電器焊線車間、電器車間轉(zhuǎn)子組和電器車間裝配組，對(duì)廠區(qū)的外觀、車間、產(chǎn)線及設(shè)備進(jìn)行了可視化仿真設(shè)計(jì)。第二個(gè)模塊是數(shù)據(jù)可視化，系統(tǒng)對(duì)車間的總產(chǎn)能、總體良率及線體開工率、線體狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、當(dāng)前班次車間人力、電表狀態(tài)，產(chǎn)線的當(dāng)日產(chǎn)能、當(dāng)前生產(chǎn)信息、當(dāng)前班次線體人力、設(shè)備狀態(tài)、線體狀態(tài)，單臺(tái)設(shè)備的當(dāng)前產(chǎn)能、當(dāng)前生產(chǎn)工單信息、操作人員信息、設(shè)備狀態(tài)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，并以可視化圖表的形式進(jìn)行可視化展示2.2性能該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，符合用戶要求。2.3安全保密系統(tǒng)具有較好的安全保密機(jī)制，每人在使用系統(tǒng)前必須先登錄，依自己的權(quán)限使用系統(tǒng)。如圖1：圖13運(yùn)行環(huán)境3.1硬件設(shè)備CPU：十代I5及以上；內(nèi)存：16G及以上；硬盤：512固態(tài)硬盤；顯卡：GTX10506G及以上；3.2軟件系統(tǒng)64位Windows10系統(tǒng)4使用說明4.1主界面登錄成功后，默認(rèn)顯示工廠總覽主界面，點(diǎn)擊樓層可進(jìn)入相應(yīng)的車間。如圖2：圖24.1.1退出系統(tǒng)點(diǎn)擊退出按鈕并選擇退出可關(guān)閉系統(tǒng)。如圖3：圖34.1.2靜音點(diǎn)擊靜音按鈕可關(guān)閉系統(tǒng)背景音樂及音效。如圖4：圖44.1.3操作說明在車間場(chǎng)景下點(diǎn)擊操作說明按鈕，可打開三維瀏覽和場(chǎng)景漫游兩種體驗(yàn)?zāi)Ｊ降挠脩舨僮髡f明界面，觀看結(jié)束后可點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉操作說明界面。如圖5：圖54.1.4返回登錄點(diǎn)擊返回登錄按鈕返回登錄界面，用戶可重新輸入賬號(hào)密碼進(jìn)行登錄。4.2功能界面4.2.1車間沙盤車間沙盤包含切車間、裝配1車間、裝配2車間、注塑車間、電器組裝車間、電器SMT車間、電器焊線車間、電器車間轉(zhuǎn)子組和電器車間裝配組九大車間，體驗(yàn)者可在車間內(nèi)進(jìn)行三維瀏覽或場(chǎng)景漫游，界面兩側(cè)的BI看板直觀顯示車間的總產(chǎn)能、總體良率及線體開工率、線體狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、當(dāng)前班次車間人力、電表狀態(tài)等車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)。4.2.1.1三維瀏覽在車間沙盤場(chǎng)景中點(diǎn)擊三維瀏覽按鈕可切換至三維瀏覽模式，通過鼠標(biāo)滾輪滾動(dòng)可實(shí)現(xiàn)視口的縮放功能，通過鼠標(biāo)左鍵拖拽可實(shí)現(xiàn)視角的旋轉(zhuǎn)功能，通過鼠標(biāo)滾輪拖拽可實(shí)現(xiàn)視角的平移功能。如圖6：圖64.2.1.2場(chǎng)景漫游系統(tǒng)默認(rèn)瀏覽模式為場(chǎng)景漫游模式，用戶可通過操作鍵盤的W、A、S、D鍵進(jìn)行方向的移動(dòng)，通過鼠標(biāo)左鍵拖拽實(shí)現(xiàn)視角的旋轉(zhuǎn)功能。如圖7：圖74.2.2產(chǎn)線詳情在車間沙盤界面右擊任意產(chǎn)線模型，進(jìn)入該產(chǎn)線的單獨(dú)展示界面，并可對(duì)該產(chǎn)線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等三維瀏覽操作。界面兩側(cè)的BI看板直觀顯示該產(chǎn)線的當(dāng)日產(chǎn)能、當(dāng)前生產(chǎn)信息、當(dāng)前班次線體人力、設(shè)備狀態(tài)、線