基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

引言/導(dǎo)讀

山東潤(rùn)通齒輪集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱潤(rùn)通公司）是一家專業(yè)制造汽車變速箱和傳動(dòng)

軸齒輪的生產(chǎn)企業(yè)，公司擁有近2000名員工，各種機(jī)器3000多臺(tái)，2019年工業(yè)產(chǎn)值6.5

億。潤(rùn)通公司在2014年引入ERP進(jìn)、銷、存軟件管理企業(yè)。

企業(yè)的困擾：

1、ERP軟件無(wú)法滿足企業(yè)的生產(chǎn)管理過(guò)程需要，企業(yè)只好建立一個(gè)統(tǒng)計(jì)團(tuán)隊(duì)，用人工EXL

表格來(lái)統(tǒng)計(jì)收集生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)，兩套系統(tǒng)不在一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，企業(yè)管理效率低下。

2、全公司的銷售、采購(gòu)、生產(chǎn)各自建立自己的統(tǒng)計(jì)表格,不僅軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)不統(tǒng)一，信息

模型也不統(tǒng)一，造成各種信息孤島。

3、產(chǎn)品從毛坯到成品，各分廠、工段、倉(cāng)儲(chǔ)使用自己的編碼各自管理，無(wú)法向主機(jī)廠提

供生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，也無(wú)法追溯產(chǎn)品質(zhì)量。

4、隨著工廠的技術(shù)改造，企業(yè)采購(gòu)了各種新設(shè)備自帶系統(tǒng)軟件，但由于各種軟件數(shù)據(jù)接

口不統(tǒng)一，企業(yè)無(wú)法匯集設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，更無(wú)法分析、預(yù)測(cè)、管控生產(chǎn)過(guò)程。

為此，山東潤(rùn)通齒輪集團(tuán)有限公司2018年12月與聯(lián)合智造(北京)科技發(fā)展有限公司

合作，采用統(tǒng)一信息模型技術(shù)，重構(gòu)潤(rùn)通公司信息化系統(tǒng)，提升潤(rùn)通公司的質(zhì)量和效益。

項(xiàng)目目標(biāo):構(gòu)建軟件對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)程百分之百的貼身服務(wù)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)程的感

知、預(yù)測(cè)、優(yōu)化，構(gòu)成閉環(huán)，提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益。

1、采用統(tǒng)一信息模型，構(gòu)建數(shù)字孿生體，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)在數(shù)字空間進(jìn)行統(tǒng)一的

描述、認(rèn)知，并對(duì)其變化實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的響應(yīng)。

2、在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)上（工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)PAAS平臺(tái)），開(kāi)發(fā)帶有業(yè)務(wù)邏輯和統(tǒng)一信息模型的微

服務(wù)功能模塊，調(diào)用這些模塊，構(gòu)建能夠跟隨企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程同步變化的信息化軟件集

成系統(tǒng)，讓企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程在信息系統(tǒng)中同步呈現(xiàn)虛擬映射（數(shù)字孿生）。

3、通過(guò)信息模型中統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)對(duì)全部的生產(chǎn)過(guò)程形成關(guān)聯(lián)，構(gòu)成數(shù)字孿生的生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)

景數(shù)據(jù)鏈，自動(dòng)進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)，積累大數(shù)據(jù)，形成操作標(biāo)準(zhǔn)，讓測(cè)試床有能力根據(jù)輸入的

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，按操作標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)匹配出相應(yīng)的工藝路線，輸出解決方案，管控生產(chǎn)過(guò)程和

產(chǎn)品質(zhì)量。

4、通過(guò)信息模型中統(tǒng)一的API接口，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上，為企業(yè)構(gòu)建各種數(shù)字孿生的

工業(yè)應(yīng)用解決方案，通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)全面感知企業(yè)、人、機(jī)、料、

法、環(huán)、測(cè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用大數(shù)據(jù)排產(chǎn)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，將優(yōu)化方案通過(guò)可視

化系統(tǒng)傳遞到各個(gè)科室、車間、工段指導(dǎo)操作，從而構(gòu)成大數(shù)據(jù)對(duì)工廠生產(chǎn)管理過(guò)程從感

知到管控的閉環(huán)優(yōu)化。

一、關(guān)鍵詞

統(tǒng)一信息模型、包括統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼、統(tǒng)一API接口

二、測(cè)試床項(xiàng)目承接主體

2.1.發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式

聯(lián)合智造（北京）科技發(fā)展有限公司總經(jīng)理路/p>

山東潤(rùn)通齒輪集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理姜/p>

2.2.合作公司

聯(lián)合智造（北京）科技發(fā)展有限公司

公司成立于2016年，由國(guó)內(nèi)的數(shù)字化專家、軟件工程師、供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)師發(fā)起，聯(lián)合

國(guó)內(nèi)軟件開(kāi)發(fā)公司、工業(yè)制造設(shè)備制造公司、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)公司、大數(shù)據(jù)研究公司，共

同為中國(guó)金屬加工及零部件企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供技術(shù)路徑與行業(yè)解決方案。公司的技術(shù)團(tuán)

隊(duì)有來(lái)自于原歐洲-中國(guó)企業(yè)家聯(lián)合會(huì)的數(shù)字化工作團(tuán)隊(duì)，擁有意大利數(shù)字制造、德國(guó)工

業(yè)4.0、歐盟數(shù)字單一市場(chǎng)等創(chuàng)新科技知識(shí)和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，對(duì)歐洲數(shù)字技術(shù)的發(fā)展歷史及趨

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

勢(shì)有深刻的研究，20年來(lái)，曾經(jīng)為中國(guó)引入了歐洲大量的技術(shù)與工業(yè)制造項(xiàng)目，包括：

汽車、飛機(jī)、高鐵與機(jī)床工業(yè)技術(shù)的合資合作以及技術(shù)引進(jìn)。

公司也有來(lái)自于國(guó)際汽車行業(yè)數(shù)字化供應(yīng)鏈的資深專家，擁有世界各國(guó)汽車公司對(duì)零

部件供應(yīng)鏈、組織、檢測(cè)、品質(zhì)管理等方面的的豐富經(jīng)驗(yàn)，我們還有潛心于中國(guó)工業(yè)信息

化的數(shù)字軟件工程師團(tuán)隊(duì)，擁有20年工業(yè)信息化軟件的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，深入工廠十幾年，靠

自己團(tuán)隊(duì)的力量編寫(xiě)代碼，研發(fā)中國(guó)自己的工廠生產(chǎn)管理集成系統(tǒng)。

公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)數(shù)字化有豐富的工作經(jīng)歷，對(duì)于智能制造的技術(shù)路

徑有深入的研究，對(duì)于行業(yè)解決方案和實(shí)施有著多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。2018年開(kāi)始，我公司

受山東省工信廳省中小企業(yè)局邀請(qǐng)，開(kāi)始在山東推廣采用統(tǒng)一信息模型技術(shù)對(duì)山東制造業(yè)

進(jìn)行智能化技改，并受聘山東新泰市政府智能制造顧問(wèn)單位，在新泰市成立中國(guó)第一個(gè)縣

級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心。

山東潤(rùn)通齒輪集團(tuán)有限公司有限公司

公司成立于2006年10月，現(xiàn)有職工2000多人，注冊(cè)資本壹億元，是一家集鑄造、

鍛造、齒輪加工為一體的綜合性國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，專業(yè)制造重型卡車用各型精密齒輪，

為中國(guó)重汽、一汽集團(tuán)、東風(fēng)公司等國(guó)內(nèi)大型商用車及零部件企業(yè)的戰(zhàn)略供應(yīng)商，是德國(guó)

戴姆勒-奔馳公司二級(jí)供應(yīng)商。潤(rùn)通公司現(xiàn)已發(fā)展成為全國(guó)最大的商用車齒輪生產(chǎn)基地，

進(jìn)入全國(guó)齒輪制造行業(yè)的前三強(qiáng)，通過(guò)GB/T24001/ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證和

IATF16949質(zhì)量體系認(rèn)證。

2018年山東潤(rùn)通齒輪集團(tuán)有限公司開(kāi)始智能化技改，斥資2.6億，購(gòu)入15條自動(dòng)化

齒輪生產(chǎn)線，并與聯(lián)合智造（北京）科技發(fā)展有限公司合作，采用統(tǒng)一信息模型技術(shù)，構(gòu)

建5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)集成管控系統(tǒng)，提升企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管控能力。

三、測(cè)試床項(xiàng)目目標(biāo)

一、測(cè)試床目標(biāo)：

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

1、測(cè)試床系首次利用統(tǒng)一的信息模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品圖號(hào)、工程技術(shù)、工藝開(kāi)發(fā)、業(yè)務(wù)管

理、生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)品制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流各個(gè)環(huán)節(jié)的統(tǒng)一描述，讓各個(gè)科室、車間、工段信息

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流通無(wú)障礙、無(wú)歧義，構(gòu)建信息系統(tǒng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程的虛擬映射與數(shù)字孿生，

實(shí)時(shí)感知企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)。

2、測(cè)試床通過(guò)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，解耦企業(yè)資源管控軟件和生產(chǎn)過(guò)程軟件的各項(xiàng)功能，

通過(guò)統(tǒng)一信息模型技術(shù)開(kāi)發(fā)具有業(yè)務(wù)邏輯的各種微服務(wù)通用和定制功能模塊，在統(tǒng)一的平

臺(tái)上調(diào)用這些模塊構(gòu)建對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程100%的貼身服務(wù)，（形成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字孿生）

讓企業(yè)所有生產(chǎn)管理功能都感知和匯聚在同一個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)共享，將企

業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)信息，提供給企業(yè)各級(jí)生產(chǎn)管理人員，提升企業(yè)的生產(chǎn)管理效率。

3、測(cè)試床將通過(guò)對(duì)企業(yè)人事、物料、設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)、產(chǎn)品、工藝采用統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)編碼，實(shí)

現(xiàn)產(chǎn)品信息模型對(duì)每個(gè)生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的識(shí)別，從而在產(chǎn)品生產(chǎn)管理過(guò)程中，自動(dòng)構(gòu)建數(shù)字

孿生的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，自動(dòng)進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)，大數(shù)據(jù)積累，并輸出操作標(biāo)準(zhǔn)解決

方案，管控產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

4、測(cè)試床將通過(guò)嵌入在統(tǒng)一信息模型和算法模型中的統(tǒng)一API接口，可以調(diào)用各種機(jī)理

模型和算法模型，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上搭建企業(yè)生產(chǎn)管理的各種解決方案，形成信息系統(tǒng)

與物理過(guò)程完全融合的數(shù)字孿生體，通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)感知企

業(yè)、人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)排產(chǎn)模型，對(duì)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)

據(jù)挖掘，輸出優(yōu)化解決方案，并通過(guò)企業(yè)可視化系統(tǒng)傳遞到相關(guān)科室、車間、工段，指導(dǎo)

操作，構(gòu)成閉環(huán)，持續(xù)優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)資源配置與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度，提高企業(yè)的效益。

二、測(cè)試床提出的背景

兩化融合的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)多年積累的工業(yè)知識(shí)和生產(chǎn)管理流程與信息化系統(tǒng)的融合，

在過(guò)去的30年的信息化時(shí)代（工業(yè)3.0時(shí)代），由于數(shù)字技術(shù)受到算法和算力的約束，

信息化軟件（ERP、CRM、WMS等信息化軟件）只能通過(guò)對(duì)某一局部的歷史數(shù)據(jù)的研究，建

立信息模型去盡量仿真物理世界。然后應(yīng)用這種軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字世界對(duì)物理世界的管理。

雖然這些軟件建立了一些局部的規(guī)范化工業(yè)應(yīng)用、解決了數(shù)字化管理的部分問(wèn)題，但它無(wú)

法跟隨物理世界變化做出實(shí)時(shí)的反映，也無(wú)法對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的管理。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

我們采用統(tǒng)一信息模型技術(shù)，探索信息系與物理系統(tǒng)同步變化，通過(guò)構(gòu)建生產(chǎn)管理

過(guò)程的數(shù)字孿生，形成對(duì)物理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的變化實(shí)時(shí)感知，自動(dòng)進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)，把對(duì)工業(yè)

技術(shù)的認(rèn)知和業(yè)務(wù)目標(biāo)、業(yè)務(wù)邏輯結(jié)合起來(lái)，通過(guò)大數(shù)據(jù)排產(chǎn)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，形成

最佳的業(yè)務(wù)決策解決方案，從而構(gòu)成大數(shù)據(jù)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)。在這個(gè)閉環(huán)當(dāng)中，信

息系統(tǒng)IT的數(shù)據(jù)流動(dòng)需要與物理系統(tǒng)OT的運(yùn)作流程完全一致，才能實(shí)時(shí)地感知物理系統(tǒng)

的狀態(tài)，自動(dòng)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，然后對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，這就要求信息系統(tǒng)必須對(duì)物

理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)映射。

三、用實(shí)際數(shù)據(jù)說(shuō)明存在的難題和挑戰(zhàn)

目前90%企業(yè)普遍使用的ERP、CRM、WMS等信息化軟件。都是從最底層開(kāi)始，配置服

務(wù)器和操作系統(tǒng)，配置數(shù)據(jù)庫(kù)，它們都是垂直搭建而且相當(dāng)封閉性的應(yīng)用，是信息化時(shí)代

的產(chǎn)物。它們是開(kāi)發(fā)者盡可能仿真過(guò)去的生產(chǎn)過(guò)程而開(kāi)發(fā)出來(lái)的局部?jī)?yōu)化軟件系統(tǒng)。而且

為了軟件穩(wěn)定，它們是封閉的，是無(wú)法適應(yīng)每個(gè)企業(yè)的個(gè)性化和實(shí)時(shí)變化需求的。

為了適應(yīng)每個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)管理運(yùn)作流程，實(shí)施者只能另外建立一套信息化系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)

各種解決方案，（比如MES）系統(tǒng)。然后通過(guò)接口或總線，將各個(gè)信息軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行定

期對(duì)接（大約每天一次到3次）。

因此，它無(wú)法實(shí)現(xiàn)把企業(yè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在正確的時(shí)間，以正確的方式發(fā)送給正確的人和

系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到信息系統(tǒng)IT與物理系統(tǒng)OT的融合，這是過(guò)去30年來(lái)一直存在的工業(yè)化

與信息化融合的難題。

四、測(cè)試床計(jì)劃解決哪些問(wèn)題

我們?cè)跐?rùn)通公司建設(shè)的FB-CL生產(chǎn)過(guò)程管控系統(tǒng)測(cè)試床，是為了打破傳統(tǒng)的垂直封閉

架構(gòu)形成的信息孤島，通過(guò)建立信息系統(tǒng)統(tǒng)一的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部的自由

流動(dòng)。

我們基于統(tǒng)一的信息模型，包括統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)代碼、統(tǒng)一的API接口的技術(shù)，嘗試在統(tǒng)

一的數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)源平臺(tái)上，將過(guò)去信息化時(shí)代的各種信息孤島軟件的功能解耦打碎，開(kāi)發(fā)

微服務(wù)的通用和定制功能模塊，按照企業(yè)的業(yè)務(wù)需求和管理目標(biāo)，重構(gòu)水平架構(gòu)的生產(chǎn)過(guò)

程管控?cái)?shù)據(jù)集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與生產(chǎn)管理過(guò)程完全融合。

通過(guò)建立潤(rùn)通公司測(cè)試床，驗(yàn)證使用統(tǒng)一信息模型技術(shù)構(gòu)建軟件對(duì)齒輪生產(chǎn)過(guò)程服務(wù)。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

1、現(xiàn)信息系統(tǒng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程的虛擬映射與數(shù)字孿生，降低管理成本10%。

2、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)感知生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，并自動(dòng)進(jìn)行工業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)積累，形成操作標(biāo)準(zhǔn)，

自動(dòng)管控生產(chǎn)過(guò)程，提升產(chǎn)品質(zhì)量10%

3、通過(guò)大數(shù)據(jù)排產(chǎn)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，不斷優(yōu)化操作，并通過(guò)可視化系統(tǒng)構(gòu)建閉環(huán)，全

面管控齒輪生產(chǎn)過(guò)程，優(yōu)化企業(yè)資源配置，提升企業(yè)綜合效益15%-25%。

為后續(xù)整個(gè)基礎(chǔ)零部件行業(yè)，包括：軸承、齒輪、彈簧、鏈條、緊固件、沖壓、鍛造、

鑄造、機(jī)加工行業(yè)智能化技術(shù)改造探索實(shí)施路徑。

四、測(cè)試床方案架構(gòu)

4.1.測(cè)試床應(yīng)用場(chǎng)景

本測(cè)試床主要應(yīng)用于齒輪金屬加工生產(chǎn)管理過(guò)程的管控，工藝場(chǎng)景包括：

人員管理、設(shè)備管理、物料管理、工藝管理、環(huán)境管理、檢測(cè)管理。

也就是說(shuō)本測(cè)試床包括了工廠、人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)全部的工廠生產(chǎn)管理場(chǎng)景，

將會(huì)對(duì)整個(gè)金屬加工行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型起到示范作用。因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)新一代數(shù)字技術(shù)的深

入運(yùn)用，構(gòu)建一個(gè)全感知、全聯(lián)接、全場(chǎng)景的數(shù)字世界，進(jìn)而通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)化再造物

理世界的操作標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)的管理模式、業(yè)務(wù)模式、商業(yè)模式進(jìn)行創(chuàng)新和重塑，實(shí)現(xiàn)

從人腦管理到人工智能管控企業(yè)的時(shí)代跨越。

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)是依靠人工統(tǒng)計(jì)來(lái)完成信息化軟件不能滿足的生產(chǎn)過(guò)程管理需求，

即便是投入人力、物力開(kāi)發(fā)了MES系統(tǒng)，但由于信息孤島，也只能在下班之后完成ERP與

MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接，其結(jié)果與EXEL表格統(tǒng)計(jì)結(jié)果相同，所以大部分企業(yè)干脆就用人工

統(tǒng)計(jì)，更加可靠，沒(méi)有BUG。

潤(rùn)通公司通過(guò)測(cè)試床項(xiàng)目首先構(gòu)建了軟件對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)程的貼身服務(wù)，測(cè)試床可以通

過(guò)手機(jī)APP連接感知全廠從毛坯入庫(kù)、到領(lǐng)料報(bào)工、產(chǎn)品檢測(cè)的全部生產(chǎn)管理過(guò)程中的實(shí)

時(shí)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、輸出實(shí)時(shí)的人、機(jī)、料、產(chǎn)品、半成品、統(tǒng)計(jì)結(jié)果，通過(guò)

可視化系統(tǒng)即時(shí)推送給各級(jí)生產(chǎn)管理部門(mén)。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

比起過(guò)去每天使用大量統(tǒng)計(jì)人員統(tǒng)計(jì)成百上千張工人填寫(xiě)的報(bào)工單，將成千上萬(wàn)條生

產(chǎn)數(shù)據(jù)輸入電腦，下班后才能打印當(dāng)日?qǐng)?bào)表，且月底還要將幾十萬(wàn)數(shù)據(jù)匯總、與倉(cāng)庫(kù)物料

數(shù)據(jù)反復(fù)對(duì)賬，這個(gè)管理效率提升了成百倍。

更重要的是，我們已經(jīng)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)的人工智能管控物理系統(tǒng)的時(shí)代，要實(shí)現(xiàn)人工智能

的自感知、自分析、自決策、自執(zhí)行，企業(yè)必須要構(gòu)建信息與物理系統(tǒng)百分之百融合的數(shù)

字孿生體。潤(rùn)通公司FB-CL測(cè)試床的實(shí)踐，通過(guò)統(tǒng)一信息模型、統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼、統(tǒng)一API

接口，構(gòu)建出產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字孿生的場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，讓企業(yè)信息化系統(tǒng)自動(dòng)學(xué)習(xí)工業(yè)知識(shí)，

自動(dòng)沉淀企業(yè)KNOWHOW、自動(dòng)形成操作標(biāo)準(zhǔn)，從而構(gòu)成人工智能去分析、預(yù)測(cè)產(chǎn)品的生

產(chǎn)過(guò)程與結(jié)果，并且通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷完善操作標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)可視化系統(tǒng)指導(dǎo)操作，來(lái)管

控產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)化企業(yè)資源配置。這對(duì)于從事金屬加工產(chǎn)業(yè)的廣大零部件企業(yè)具有非常實(shí)

用的智能化改造示范意義。

測(cè)試床架構(gòu)

一、測(cè)試床與AII總體架構(gòu)的關(guān)系

AII體系架構(gòu)2.0模型提出用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)閉環(huán)優(yōu)化，感知、預(yù)

測(cè)、優(yōu)化企業(yè)經(jīng)營(yíng)

本測(cè)試床基于統(tǒng)一信息模型技術(shù)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上：

1、建立系統(tǒng)集成感知管控層（對(duì)應(yīng)AII感知控制層），通過(guò)構(gòu)建數(shù)字孿生體，感知企業(yè)生

產(chǎn)管理過(guò)程中人、機(jī)、料、法、環(huán)實(shí)時(shí)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，管控生產(chǎn)過(guò)程。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

2、建立知識(shí)學(xué)習(xí)層（對(duì)應(yīng)AII數(shù)字模型層），通過(guò)構(gòu)建數(shù)字孿生的生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，

進(jìn)行制造過(guò)程知識(shí)學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)分析、大數(shù)據(jù)積累，管控產(chǎn)品質(zhì)量。

3、建立大數(shù)據(jù)挖掘?qū)樱▽?duì)應(yīng)AII決策優(yōu)化層），通過(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程中，人、機(jī)、料、

法、環(huán)、測(cè)各種歷史的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)鏈的學(xué)習(xí)與記憶，進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘，將這些歷史數(shù)據(jù)

與生產(chǎn)過(guò)程中感知的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，輸出優(yōu)化的生產(chǎn)計(jì)劃和資源配置方案，并通過(guò)企

業(yè)各級(jí)可視化系統(tǒng)將這些實(shí)時(shí)的解決方案?jìng)鬟f到各相應(yīng)的科室、車間、工段、倉(cāng)庫(kù)，實(shí)時(shí)

調(diào)整企業(yè)資源配置和產(chǎn)品質(zhì)量控制，從而構(gòu)成大數(shù)據(jù)的閉環(huán)優(yōu)化，提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和

經(jīng)濟(jì)效益。

二、說(shuō)明本測(cè)試床重點(diǎn)測(cè)試的新技術(shù)/新架構(gòu)

（一）、目前的工業(yè)軟件

采用的主要是源于90年代的五層架構(gòu)技術(shù)，做法是從最底層開(kāi)始，配制服務(wù)器和操

作系統(tǒng)，建立垂直的五層架構(gòu)，包括：企業(yè)規(guī)劃層、工廠管理層、流程控制層、設(shè)備控制

層、現(xiàn)場(chǎng)層，配制數(shù)據(jù)庫(kù)，連接設(shè)備，采集數(shù)據(jù)，建模型，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的邏輯，這基本上是

垂直搭建封閉性的應(yīng)用。如果我們把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)從應(yīng)用的領(lǐng)域，包括工藝、質(zhì)量、設(shè)備等方

面的軸線，和不同的工序的軸線所構(gòu)成的平面上，可以看到有一系列大大小小煙囪式應(yīng)用。

它們的問(wèn)題是：

1、層級(jí)封閉生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)在各個(gè)層級(jí)的專業(yè)信息系統(tǒng)中封閉，難以流通。

2、垂直固化垂直架構(gòu)模式：（服務(wù)器，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用）

3、緊密藕合設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)，算法和業(yè)務(wù)邏輯，缺乏功能共享，開(kāi)發(fā)困難。

（二）、FB-CL測(cè)試床打破五層架構(gòu)，改為微服務(wù)集成的水平架構(gòu)平臺(tái)模式

A、采用統(tǒng)一的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集群操作，保證系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的一致性。

我們的工廠大腦集成系統(tǒng)（FB-CL）采用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，它是一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管

理系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個(gè)大倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，這

樣就增加了速度并提高了靈活性。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有表可建立不同的表空間，讓數(shù)據(jù)庫(kù)

運(yùn)行時(shí)可以分布在不同的服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集群操作；PostgreSQL采用標(biāo)準(zhǔn)的TSQL

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

語(yǔ)法，并作局部的調(diào)整，讓SQL語(yǔ)句更簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率更高,并提供SQL效率測(cè)試工具，

提高SQL運(yùn)行效率；同時(shí)，PostgreSQL也有許多的維護(hù)工具的插件，讓數(shù)據(jù)庫(kù)更安全，

依據(jù)使用場(chǎng)景進(jìn)行有效的參數(shù)化調(diào)整，讓數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行更流暢，滿足不同企業(yè)的不同業(yè)務(wù)的

需要；而且PostgreSQL是公開(kāi)，免費(fèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以大大降低總體成本；支持

Ubuntu,Windows,MacOS，Linux等多種操作系統(tǒng)，支持多線程，充分利用CPU資源。

PostgreSQL支持雙機(jī)熱備，讓主機(jī)和備機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步操作，為主服務(wù)器擔(dān)供必

要的災(zāi)備，減少企業(yè)的損失；

B、采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，構(gòu)建微服務(wù)組成的水平信息化架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)間的信息共享。

FB-CL測(cè)試床在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，對(duì)各種緊耦合的工業(yè)軟件功能進(jìn)行解耦，開(kāi)發(fā)出

包括統(tǒng)一信息模型和業(yè)務(wù)邏輯的微服務(wù)通用功能和專用功能模塊，建立微服務(wù)功能模型庫(kù)，

這個(gè)模型庫(kù)中的模型和與主數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)是關(guān)聯(lián)耦合的。企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的

狀態(tài)在不斷地改變，數(shù)據(jù)上傳之后，會(huì)在主數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，確保數(shù)據(jù)的一致性。

FB-CL測(cè)試床在這個(gè)平臺(tái)上，調(diào)用各種微服務(wù)的功能模塊，根據(jù)企業(yè)的業(yè)務(wù)需要和

目標(biāo)，開(kāi)發(fā)企業(yè)銷售管理、采購(gòu)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、車間管理、設(shè)備

管理、物料管理、人事管理等應(yīng)用功能，這些應(yīng)用功能通過(guò)通用模型庫(kù)與主數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)，

構(gòu)成系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的一致性，實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)間的信息共享。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

C、采用統(tǒng)一的信息模型，構(gòu)建數(shù)字孿生體，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的融合，感知、預(yù)

測(cè)、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程

FB-CL測(cè)試床采用了統(tǒng)一的信息模型，包括統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)代碼和統(tǒng)一的API接口構(gòu)建各

種應(yīng)用服務(wù)來(lái)描述、認(rèn)知、響應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝與工程，以及產(chǎn)品制造過(guò)程中的人、機(jī)、

料、法、環(huán)、測(cè)等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)與要素；通過(guò)下面這個(gè)信息模型我們可以看到：

信息模型的標(biāo)識(shí)是統(tǒng)一的

信息模型的內(nèi)部規(guī)則是統(tǒng)一的

信息模型將生產(chǎn)過(guò)程的所有場(chǎng)景都用統(tǒng)一的格式包括在內(nèi)

信息模型通過(guò)執(zhí)行不同的命令，自動(dòng)感知生產(chǎn)過(guò)程中某場(chǎng)景的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)，可以將模型感知的不同生產(chǎn)場(chǎng)景關(guān)聯(lián)起來(lái)構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

從而通過(guò)統(tǒng)一信息模型內(nèi)部的數(shù)據(jù)模型和算法模型，以及調(diào)用的服務(wù)接口，可以在具

體生產(chǎn)環(huán)境中建立形成虛實(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體孿生。

比如機(jī)加工信息模型，F(xiàn)B-CL測(cè)試床在產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，將這種虛實(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿

生結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，就構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字孿生的場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，我們把這個(gè)數(shù)據(jù)鏈建立反

饋，構(gòu)成閉環(huán)，就可以對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)工藝知識(shí)進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)、認(rèn)知分析、預(yù)測(cè)

調(diào)整，從而管控產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

總之，我們的FB-CL測(cè)試床，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)在平臺(tái)層對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)IT架構(gòu)

進(jìn)行功能解耦，開(kāi)發(fā)包括統(tǒng)一信息模型和業(yè)務(wù)邏輯功能的微服務(wù)模塊。基于這樣一個(gè)水平

架構(gòu)搭建起來(lái)的企業(yè)信息化集成系統(tǒng)，各種應(yīng)用不需要重復(fù)垂直的采集數(shù)據(jù)，企業(yè)數(shù)據(jù)通

過(guò)信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的融合的數(shù)據(jù)感知層，自動(dòng)感知企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)FB-

CL測(cè)試床利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境IT架構(gòu)的重構(gòu)與解耦，解決垂直

架構(gòu)和孤島的應(yīng)用開(kāi)發(fā)瓶頸。

FB-CL測(cè)試床通過(guò)統(tǒng)一信息模型構(gòu)建的數(shù)字孿生體來(lái)系統(tǒng)地感知與描述物理世界的實(shí)

體，使得我們更容易地開(kāi)發(fā)各種工業(yè)應(yīng)用解決方案，通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史

數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化生產(chǎn)操作，提升企業(yè)的資源配置能力和經(jīng)濟(jì)效益。

4.3.測(cè)試床方案

一、測(cè)試床整體方案：

本測(cè)試床是按照AII總體架構(gòu)2.0模型建設(shè)，采用企業(yè)、邊緣、設(shè)備三層結(jié)構(gòu)。

云上的感知管控部分包含有四個(gè)層：1、通用PAAS與云安全防護(hù)層

2、系統(tǒng)集成感知與管控層

3、數(shù)字孿生、知識(shí)學(xué)習(xí)層

4、數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)優(yōu)化層

FB-CL測(cè)試床在產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)統(tǒng)一信息模型，按時(shí)序?qū)⑻搶?shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿

生結(jié)構(gòu)連接起來(lái)，構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字孿生的場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，我們把這些每天在生產(chǎn)過(guò)程

中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)鏈作為歷史數(shù)據(jù)，與生產(chǎn)管理過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，就可

以對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)工藝和人、機(jī)、料資源、進(jìn)行預(yù)測(cè)分析與優(yōu)化調(diào)整，從而優(yōu)化

企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和資源配置。

云下4層分別是：網(wǎng)絡(luò)安全層、邊緣管控層、設(shè)備管控層、數(shù)據(jù)采集層(5G應(yīng)用）。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

1、網(wǎng)絡(luò)安全層：按照工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0模型構(gòu)建，包括兩層安全防護(hù)，企業(yè)設(shè)立

路由器，采用華為AR6300+400路由器，附帶雙主控軟件防火墻，兩個(gè)工廠分別采用華為

AR6140-16G*4*G路由器和防火墻。

2、邊緣層：測(cè)試床的所有自動(dòng)化產(chǎn)線的控制柜（產(chǎn)線大腦），和工廠的所有管理部門(mén)位于

邊緣層，工廠的所有管理部門(mén)與企業(yè)層工廠大腦相互操作，管控工廠的的運(yùn)轉(zhuǎn)，邊緣層產(chǎn)

線大腦與企業(yè)層工廠大腦之間相互操作，按訂單要求進(jìn)行生產(chǎn)。

3、設(shè)備層：設(shè)備層的設(shè)備大腦（控制柜）與產(chǎn)線大腦（控制柜）互操作，配合各種機(jī)械，

完成制造過(guò)程。部分設(shè)備裝有實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自檢測(cè)、自分析、自決

策、自執(zhí)行，實(shí)時(shí)調(diào)整加工數(shù)據(jù)，保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

4、數(shù)據(jù)采集層：建立企業(yè)5G網(wǎng)絡(luò)，利用5G網(wǎng)絡(luò)部署靈活，覆蓋范圍大，滿足工業(yè)場(chǎng)景

對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延、可靠性、連接范圍等需求，將工廠生產(chǎn)過(guò)程的人、機(jī)、料、法、環(huán)、

測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)的連接起來(lái)，包括全廠1500多工人的操作數(shù)據(jù)，每天上萬(wàn)產(chǎn)品

的檢測(cè)數(shù)據(jù)，齒輪生產(chǎn)過(guò)程物料流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的工藝加工數(shù)據(jù)，產(chǎn)品包裝入庫(kù)

數(shù)據(jù)等生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)直接傳到云端企業(yè)生產(chǎn)感知與管控功能層、進(jìn)行感知、預(yù)測(cè)、優(yōu)

化操作，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

方案重點(diǎn)技術(shù)

一、過(guò)去的信息化軟件

由于采用了不同平臺(tái)、不同信息模型、不同標(biāo)識(shí)代碼、不同接口且構(gòu)成封閉型軟件，

去解決各種局部的生產(chǎn)管理問(wèn)題，形成了一個(gè)個(gè)信息孤島，為了實(shí)現(xiàn)全局的優(yōu)化，需要進(jìn)

行數(shù)據(jù)的集成。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

一種方法是，采用一條數(shù)據(jù)總線，每天一次至3次將各軟件中的數(shù)據(jù)抽取出來(lái)。匯總

成為當(dāng)日的數(shù)據(jù)鏈。因此，它集成的數(shù)據(jù)不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

另一種方法是，為了滿足企業(yè)需求，通常是ERP軟件公司會(huì)找本地代理商或由MES開(kāi)

發(fā)商來(lái)實(shí)施。但ERP軟件的原開(kāi)發(fā)平臺(tái)、原代碼、原模型、ERP軟件代理商和MES開(kāi)發(fā)商

是不知道的，于是，代理商或MES開(kāi)發(fā)商就用自己的數(shù)據(jù)庫(kù)和平臺(tái)、模型、代碼編個(gè)解決

方案來(lái)滿足企業(yè)的需求。然后做一個(gè)接口，跟ERP軟件接上。代理商和MES開(kāi)發(fā)商的各種

解決方案、就通過(guò)接口接到ERP軟件上，因?yàn)樗鼈儗儆诓煌臄?shù)據(jù)庫(kù)，不同的數(shù)據(jù)平臺(tái)，

不同的數(shù)據(jù)模型，不同的標(biāo)識(shí)代碼，不同的API接口，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)障礙的自由流

動(dòng)。

這兩種方法都不能實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)對(duì)物理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、分析預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)整，數(shù)字

化轉(zhuǎn)型對(duì)企業(yè)駕馭新技術(shù)提出了極大挑戰(zhàn)。

二、FB-CL測(cè)試床與現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外技術(shù)對(duì)比

1、跨業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)集成與共享技術(shù)是近年來(lái)的創(chuàng)新技術(shù)，它采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，解耦

與重構(gòu)過(guò)去90年代發(fā)明的各種碎片化的工業(yè)軟件功能，消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)IT

與工業(yè)技術(shù)OT的融合。

2、FB-CL系統(tǒng)測(cè)試床采用統(tǒng)一信息模型，包括統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼、統(tǒng)一API接口，在統(tǒng)一的

數(shù)據(jù)平臺(tái)上，開(kāi)發(fā)具有業(yè)務(wù)邏輯的各種基礎(chǔ)零部件企業(yè)生產(chǎn)管理通用功能微服務(wù)模塊和企

業(yè)專用的定制功能微服務(wù)模塊，然后根據(jù)零部件企業(yè)需求調(diào)用通用功能和定制功能模塊，

搭建企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管控信息集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程在信息化系統(tǒng)中的虛擬映射

（數(shù)字孿生），進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)，并通過(guò)大數(shù)據(jù)優(yōu)化管控生產(chǎn)。

3、統(tǒng)一信息模型屬于系統(tǒng)集成的核心技術(shù)，2015年之后歐盟信息總司推廣的FI-WARE未

來(lái)互聯(lián)網(wǎng)、德國(guó)工業(yè)4.0推出的縱向、橫向、端到端的集成、跨平臺(tái)的OPC-UA，都采用

了統(tǒng)一信息模型技術(shù)。

4、FB-CL測(cè)試床的探索，嘗試?yán)媒y(tǒng)一信息模型技術(shù)，探索通過(guò)對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)程構(gòu)建

100%的軟件服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件制造過(guò)程的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

三、FB-CL測(cè)試床的重點(diǎn)技術(shù)

我們采用的統(tǒng)一信息模型技術(shù)不僅能夠讓企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)統(tǒng)一的信息模型進(jìn)行描述、

認(rèn)知和響應(yīng)，還可以讓信息化系統(tǒng)自動(dòng)感知學(xué)習(xí)和掌握生產(chǎn)管理工藝技術(shù)，積累數(shù)據(jù)，

進(jìn)而通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘，持續(xù)優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)管理過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量。

（一）統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)軟件對(duì)零部件企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程100%的貼身服務(wù)，構(gòu)建生產(chǎn)

過(guò)程的數(shù)字孿生

1、建立應(yīng)用功能層

在通用PAAS平臺(tái)上，采用開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)源數(shù)據(jù)平臺(tái)，采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，包括統(tǒng)

一標(biāo)識(shí)代碼、統(tǒng)一API接口技術(shù)，將過(guò)去緊耦合的信息化軟件進(jìn)行解耦，開(kāi)發(fā)具有業(yè)務(wù)邏

輯的企業(yè)運(yùn)行通用功能和專用功能模塊，建立水平架構(gòu)的微服務(wù)模塊功能層。

2、建立系統(tǒng)集成層

我們的FB-CL測(cè)試床，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，調(diào)用統(tǒng)一信息模型技術(shù)開(kāi)發(fā)的各種通用

功能模塊和定制功能模塊，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)管理流程，建立算法和匹配規(guī)則，構(gòu)建符合企

業(yè)需求的各種解決方案，并通過(guò)統(tǒng)一的API接口搭建企業(yè)的生產(chǎn)管理集成系統(tǒng)，讓企業(yè)所

有的解決方案都集成在同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)跨業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)共享。

3、建立企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（包括5G網(wǎng)絡(luò)），

我們的FB-CL測(cè)試床，通過(guò)建設(shè)企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

A、將工廠控制系統(tǒng)FB-CL(工廠大腦）層與邊緣操作層全面連接，包括銷售、采購(gòu)、技

術(shù)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、財(cái)務(wù)部門(mén)和生產(chǎn)車間、工段，感知企業(yè)管理運(yùn)行過(guò)程的全部操作數(shù)據(jù)。

B、將工廠控制系統(tǒng)FB-CL(工廠大腦）與邊緣控制的所有自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)連接，

實(shí)時(shí)感知企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

C、將工廠控制系統(tǒng)FB-CL(工廠大腦）通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)1500多現(xiàn)場(chǎng)操作工人、生產(chǎn)調(diào)

度人員，產(chǎn)品檢測(cè)人員、倉(cāng)庫(kù)管理人員相連，實(shí)時(shí)感知產(chǎn)品加工過(guò)程的工藝、數(shù)量、質(zhì)量

及出入庫(kù)數(shù)據(jù)。

在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，調(diào)用主數(shù)據(jù)庫(kù)通用功能和專用功能微服務(wù)模塊，根據(jù)潤(rùn)通公司的生

產(chǎn)管理需求，構(gòu)建滿足企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)管理流程的軟件服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息化系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程

的實(shí)時(shí)映射，探索對(duì)生產(chǎn)過(guò)程構(gòu)建數(shù)字孿生。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

（二）統(tǒng)一信息模型，通過(guò)模型在數(shù)字空間對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)的描述、認(rèn)知、感知企業(yè)生產(chǎn)過(guò)

程，構(gòu)建數(shù)字孿生體

采用統(tǒng)一的信息模型，包括統(tǒng)一的API接口和統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)代碼構(gòu)建各種應(yīng)用服務(wù)，來(lái)

描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝與工程，產(chǎn)品制造過(guò)程中的人、機(jī)、料、法、環(huán)等各要素的特征；并

且對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)變化做出響應(yīng)，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)管理的每個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)建建數(shù)字孿生體，

在數(shù)字空間描述、認(rèn)知、響應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，構(gòu)成虛擬與現(xiàn)實(shí)的映射。

由于企業(yè)的所有業(yè)務(wù)活動(dòng)都建立了統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生體，信息化系統(tǒng)可以感知

企業(yè)所有業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化。通過(guò)下面這個(gè)信息模型我們可以看到：

信息模型的標(biāo)識(shí)是統(tǒng)一的；信息模型的內(nèi)部規(guī)則是統(tǒng)一的；

信息模型將生產(chǎn)過(guò)程的所有場(chǎng)景都用統(tǒng)一的格式包括在內(nèi)；

信息模型通過(guò)執(zhí)行不同的命令，自動(dòng)感知生產(chǎn)過(guò)程中某場(chǎng)景的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

測(cè)試床構(gòu)建報(bào)工數(shù)字孿生體

采用統(tǒng)一數(shù)字模型技術(shù)，通過(guò)統(tǒng)一代碼標(biāo)識(shí)，統(tǒng)一API接口，根據(jù)報(bào)工的生產(chǎn)場(chǎng)景表

構(gòu)建服務(wù)，用軟件建立虛實(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體，在數(shù)字空間述生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

生產(chǎn)報(bào)工解決方案

（1）操作者現(xiàn)場(chǎng)使用手機(jī)APP進(jìn)行報(bào)工，提交報(bào)工數(shù)據(jù)后由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量人員進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)

數(shù)量及合格情況；

（2）合格的產(chǎn)品數(shù)據(jù)由調(diào)度員手機(jī)APP進(jìn)行確認(rèn)，完成工序報(bào)工和流轉(zhuǎn);

（3）不合格產(chǎn)品數(shù)量由質(zhì)檢人員手機(jī)APP確認(rèn)不良原因，進(jìn)行不合格判定。

所有的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)手機(jī)APP進(jìn)入生產(chǎn)管控集成系統(tǒng)、軟件通過(guò)數(shù)字孿生體感知生產(chǎn)現(xiàn)

場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

（三）統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的自動(dòng)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建數(shù)字孿生過(guò)程數(shù)據(jù)鏈

實(shí)現(xiàn)工業(yè)知識(shí)的自動(dòng)學(xué)習(xí)與沉淀，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

通過(guò)對(duì)企業(yè)人事、物料、設(shè)備、工藝采用統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)代碼，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息模型對(duì)每個(gè)

生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的識(shí)別，從而在產(chǎn)品生產(chǎn)管理過(guò)程中，自動(dòng)按照時(shí)序?qū)a(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程關(guān)聯(lián)，

構(gòu)建數(shù)字孿生的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，并建立反饋，構(gòu)成閉環(huán)，自動(dòng)進(jìn)行制造知識(shí)學(xué)

習(xí)，積累沉淀生產(chǎn)管理人員大腦中的各種制造KNOWHOW，形成操作標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建人工智能來(lái)

分析，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程與結(jié)果，輸出解決方案，管控產(chǎn)品質(zhì)量。

如圖所示：

（四）利用統(tǒng)一API接口技術(shù)，搭建企業(yè)生產(chǎn)管理的各種解決方案的感知與管控集成系

統(tǒng)，構(gòu)成閉環(huán)，持續(xù)優(yōu)化企業(yè)資源配置

通過(guò)嵌入在統(tǒng)一信息模型和算法模型中的統(tǒng)一API接口，調(diào)用各種機(jī)理模型和算法模

型，搭建企業(yè)生產(chǎn)管理的各種解決方案集成管控平臺(tái)，并通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（包

括5G網(wǎng)絡(luò)），實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的融合，構(gòu)建起生產(chǎn)管理各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字孿生體，

實(shí)時(shí)感知企業(yè)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)數(shù)據(jù)。

利用大數(shù)據(jù)模型，分析企業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)，輸出各種優(yōu)化解決方案，利用可視

化系統(tǒng)指導(dǎo)科室、車間、工段操作，實(shí)現(xiàn)從感知到管控調(diào)整的閉環(huán)，提升企業(yè)各項(xiàng)資源的

配置能力，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

4.5.方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性

一、技術(shù)創(chuàng)新性及先進(jìn)性

提質(zhì)增效是企業(yè)追求的唯一目標(biāo)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，企業(yè)實(shí)行的所有數(shù)字化技術(shù)改革，

都是圍繞這一目標(biāo)。但到目前為止，我國(guó)的工業(yè)軟件基本上管理軟件和生產(chǎn)過(guò)程解決方案

軟件是相互之間獨(dú)立的，這是因?yàn)樵谛畔⒒瘯r(shí)代，工業(yè)軟件是由IT工程師編寫(xiě)的，受技

術(shù)條件和算法算力的約束，工業(yè)軟件只能是IT工程師對(duì)工業(yè)管理和工藝流程碎片化的理

解而編寫(xiě)出來(lái)碎片化的軟件。

在信息化的初期階段，信息化的革命性作用是替代了紙面的信息傳遞，達(dá)到了對(duì)生產(chǎn)

管理過(guò)程的局部?jī)?yōu)化。

然后由管理者利用這些各個(gè)局部的優(yōu)化，提高企業(yè)的管理水平，換句話說(shuō)，第三次工

業(yè)革命（工業(yè)3.0時(shí)期）實(shí)現(xiàn)的是人腦利用電腦來(lái)管理企業(yè)。

第四次工業(yè)革命，企業(yè)通過(guò)新一代ICT技術(shù)的深入運(yùn)用，提升產(chǎn)品和服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)力，

以實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身的跨越式發(fā)展。對(duì)傳統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)則和邊界產(chǎn)生沖擊，打破傳統(tǒng)企業(yè)幾十年

積累的運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)各行各業(yè)帶來(lái)了顛覆性沖擊。

統(tǒng)一信息模型技術(shù)是第四次工業(yè)革命顛覆性的創(chuàng)新，是統(tǒng)一技術(shù)通過(guò)新一代數(shù)字技

術(shù)的深入運(yùn)用，構(gòu)建一個(gè)全感知、全聯(lián)接、全場(chǎng)景的數(shù)字世界，進(jìn)而優(yōu)化再造物理世界

的業(yè)務(wù)，對(duì)傳統(tǒng)管理模式、業(yè)務(wù)模式、商業(yè)模式進(jìn)行創(chuàng)新和重塑，實(shí)現(xiàn)IT與OT的融合，

讓企業(yè)從人腦管理跨越到人工智能管控配置企業(yè)的資源和產(chǎn)能，獲得企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。

因此，聯(lián)合智造（北京）科技發(fā)展有限公司與山東潤(rùn)通齒輪集團(tuán)有限公司合作，建立

這個(gè)FB-CL測(cè)試床，測(cè)試：

1、通過(guò)測(cè)試床：利用統(tǒng)一信息模型建立數(shù)字空間與現(xiàn)實(shí)的物理過(guò)程的實(shí)時(shí)映射，探

索構(gòu)建對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)程的數(shù)字孿生。

2、通過(guò)測(cè)試床：實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)過(guò)程的建模仿真，到工業(yè)知識(shí)自動(dòng)學(xué)習(xí)的創(chuàng)新。

3、通過(guò)測(cè)試床：實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一信息模型構(gòu)建大數(shù)據(jù)閉環(huán)優(yōu)化的創(chuàng)新，測(cè)試床通過(guò)統(tǒng)

一信息模型包括統(tǒng)一API接口，調(diào)用各種機(jī)理模型和算法模型，構(gòu)建各種解決方案集成系

統(tǒng)，使用大數(shù)據(jù)模型對(duì)企業(yè)生產(chǎn)能力的不斷挖掘，持續(xù)優(yōu)化企業(yè)的各種生產(chǎn)資源的配置。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

4、通過(guò)建立FB-CL測(cè)試床，讓我們體會(huì)到，統(tǒng)一信息模型技術(shù)可以通過(guò)構(gòu)建信息IT

與物理OT世界融合的數(shù)字孿生體對(duì)離散工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行感知與管控，是否能夠?qū)α?/p>

程工業(yè)進(jìn)行感知與管控，甚至對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通、醫(yī)療、治安、智慧城市的運(yùn)

行過(guò)程全面進(jìn)行感知，能否通過(guò)構(gòu)建過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈、進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)、認(rèn)知分析、推理

預(yù)測(cè)、能否通過(guò)大數(shù)據(jù)模型的深入挖掘，實(shí)現(xiàn)人工智能優(yōu)化管控物理世界。希望工業(yè)互

聯(lián)網(wǎng)同行都來(lái)探索技術(shù)路徑。

4.6.方案安全風(fēng)險(xiǎn)控制

本測(cè)試床是按照AII總體架構(gòu)2.0模型建設(shè)，采用企業(yè)、邊緣、設(shè)備三層結(jié)構(gòu)。

云上的感知管控部分包含有四個(gè)層：1、通用PAAS與云安全防護(hù)層

2、系統(tǒng)集成感知與管控層

3、數(shù)字孿生、知識(shí)學(xué)習(xí)層

4、數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)優(yōu)化層

云上安裝了防DDOS攻擊防護(hù)系統(tǒng)，保障云上數(shù)據(jù)的安全

云下4層分別是：1、網(wǎng)絡(luò)安全層、

2、邊緣管控層、

3、設(shè)備管控層、

4、數(shù)據(jù)采集層(5G應(yīng)用）。

網(wǎng)絡(luò)安全層，按照工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0模型構(gòu)建，包括兩層安全防護(hù)，企業(yè)設(shè)立

路由器，采用華為AR6300+400路由器，附帶雙主控軟件防火墻，兩個(gè)工廠分別采用華為

AR6140-16G*4*G路由器和防火墻。

五、測(cè)試床實(shí)施部署

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

5.1.測(cè)試床實(shí)施規(guī)劃

本測(cè)試床2019年開(kāi)始建設(shè)，預(yù)計(jì)2023年結(jié)束。

(一）目前測(cè)試床已經(jīng)基本完成第一期建設(shè)，并且開(kāi)始上線運(yùn)行

1、FB-CL測(cè)試床可根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程需要，調(diào)用FB平臺(tái)上的各種帶有工業(yè)制造知識(shí)的微服務(wù)

模塊，用軟件構(gòu)建滿足企業(yè)生產(chǎn)管控需要的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試床軟件服務(wù)制造過(guò)程，消除

信息孤島的系統(tǒng)集成功能。

2、FB-CL測(cè)試床可通過(guò)對(duì)某批次產(chǎn)品的制造過(guò)程，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一信息模型對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)跨

業(yè)務(wù)的傳遞功能。

3、FB-CL測(cè)試床可根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)工人報(bào)工和檢驗(yàn)員評(píng)估質(zhì)量的需要，構(gòu)建軟件服務(wù)，

實(shí)現(xiàn)測(cè)試床基于統(tǒng)一信息模型，構(gòu)建數(shù)字孿生體的功能。

4、FB-CL測(cè)試床可根據(jù)輸入端產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工人手機(jī)的報(bào)工數(shù)據(jù)，測(cè)試企業(yè)信息化系統(tǒng)

對(duì)企業(yè)從毛坯入庫(kù)到機(jī)加工、熱處理、磨加工、等生產(chǎn)過(guò)程的感知能力，實(shí)現(xiàn)測(cè)試床對(duì)

生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)映射功能。

5、FB-CL測(cè)試床根據(jù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)映射，證明通過(guò)統(tǒng)一信息模型，可以構(gòu)建對(duì)生產(chǎn)

管理過(guò)程的數(shù)字孿生。

（二）測(cè)試床的下一步建設(shè)實(shí)施（預(yù)計(jì)2021年實(shí)現(xiàn)），

FB-CL系統(tǒng)測(cè)試床下一步的建設(shè)目標(biāo)，是通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)代碼，構(gòu)建的金屬零部件行

業(yè)數(shù)字孿生的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)鏈，積累包含制造知識(shí)的生產(chǎn)過(guò)程大數(shù)據(jù)。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

1、FB-CL測(cè)試床將根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程需要，構(gòu)建軟件服務(wù)，讓產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的所有數(shù)據(jù)，

自動(dòng)按生產(chǎn)時(shí)序，構(gòu)成數(shù)字孿生的生產(chǎn)管理過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)功能

2、FB-CL測(cè)試床將根據(jù)輸入端產(chǎn)品訂單的規(guī)格差異，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)匹配制造工藝，

輸出解決方案的能力，實(shí)現(xiàn)測(cè)試床對(duì)外部環(huán)境的變化響應(yīng)，及預(yù)測(cè)分析功能。

3、FB-CL測(cè)試床將根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，通過(guò)從毛坯入庫(kù)到機(jī)加工、熱處理、

磨加工、等所有生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的分析，找出影響產(chǎn)品質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)，并予以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)

試床對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)過(guò)程的管控能力。

（三）測(cè)試床最終的建設(shè)目標(biāo)（預(yù)計(jì)2023年實(shí)現(xiàn)），

FB-CL測(cè)試床最終的目標(biāo)，是通過(guò)統(tǒng)一的信息模型，感知企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程的所有數(shù)

據(jù)，并進(jìn)行關(guān)聯(lián)，構(gòu)建生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，通過(guò)大數(shù)據(jù)模型，持續(xù)優(yōu)化金屬零部件生產(chǎn)

過(guò)程中的企業(yè)資源配置。因此測(cè)試床將在實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索大數(shù)據(jù)功能。

1、研究和探索企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程大數(shù)據(jù)模型.

2、通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈積累過(guò)程大數(shù)據(jù)

3、構(gòu)建可以關(guān)聯(lián)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)各種因素的大數(shù)據(jù)分析模型

4、構(gòu)建可以將優(yōu)化后的生產(chǎn)計(jì)劃方案，按需求自動(dòng)發(fā)送給各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，指揮各車間

的按計(jì)劃生產(chǎn)的應(yīng)用模型，

5、FB-CL測(cè)試床最終目標(biāo)是根據(jù)輸入端客戶對(duì)產(chǎn)品交期要求的變化，測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)

調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，并通過(guò)可視化系統(tǒng)指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行操作能力。實(shí)現(xiàn)測(cè)試床大數(shù)據(jù)閉環(huán)優(yōu)化

配置企業(yè)人、機(jī)、料、法、環(huán)資源的功能。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

5.2.測(cè)試床實(shí)施的技術(shù)支撐及保障措施

項(xiàng)目實(shí)施公司聯(lián)合智造公司成立于2016年，由國(guó)內(nèi)的數(shù)字化專家、軟件工程師、供

應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)師發(fā)起，聯(lián)合國(guó)內(nèi)軟件開(kāi)發(fā)公司、工業(yè)制造設(shè)備制造公司、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)公司、

大數(shù)據(jù)研究公司共同為中國(guó)金屬加工及零部件企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供技術(shù)路徑與行業(yè)解決方

案。公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)有來(lái)自于原歐洲-中國(guó)企業(yè)家聯(lián)合會(huì)的數(shù)字化工作團(tuán)隊(duì)，擁有意大利

數(shù)字制造、德國(guó)工業(yè)4.0、歐盟數(shù)字單一市場(chǎng)等創(chuàng)新科技知識(shí)和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，對(duì)歐洲數(shù)字技

術(shù)的發(fā)展歷史及趨勢(shì)有深刻的研究，20年來(lái)，曾經(jīng)為中國(guó)引入了歐洲大量的技術(shù)與工業(yè)

制造項(xiàng)目，包括：汽車、飛機(jī)、高鐵、與機(jī)床工業(yè)技術(shù)的合資合作以及技術(shù)引進(jìn)。

也有來(lái)自于國(guó)際汽車行業(yè)數(shù)字化供應(yīng)鏈的資深專家，擁有世界各國(guó)汽車公司對(duì)零部件

供應(yīng)鏈、組織、檢測(cè)、品質(zhì)管理等方面的的豐富經(jīng)驗(yàn)，我們還有潛心于中國(guó)工業(yè)信息化的

數(shù)字軟件工程師團(tuán)隊(duì)，擁有20年工業(yè)信息化軟件的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，深入工廠十幾年，靠自己

團(tuán)隊(duì)的力量編寫(xiě)代碼，研發(fā)中國(guó)自己的工廠生產(chǎn)管理集成系統(tǒng)。

1、我們?yōu)槠髽I(yè)提供的服務(wù)能力（基于大數(shù)據(jù)閉環(huán)優(yōu)化的生產(chǎn)過(guò)程管控）

測(cè)試床是基于聯(lián)合智造的FB開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為金屬加工和基礎(chǔ)零部件企業(yè)構(gòu)建軟件對(duì)生

產(chǎn)管理過(guò)程的貼身服務(wù)。既調(diào)用FB平臺(tái)上的微服務(wù)模塊根據(jù)企業(yè)需求搭建生產(chǎn)管理集成

系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)無(wú)障礙的自由流動(dòng)。

我們是根據(jù)統(tǒng)一的信息模型在FB平臺(tái)上構(gòu)建生產(chǎn)、管理、工藝、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等各種

解決方案APP。通過(guò)調(diào)用FB平臺(tái)上的數(shù)字孿生體為企業(yè)構(gòu)建生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字孿生場(chǎng)景數(shù)據(jù)

鏈，從而實(shí)現(xiàn)工廠大腦對(duì)工業(yè)制造過(guò)程的知識(shí)的學(xué)習(xí)，和對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和交付時(shí)間的分

析與預(yù)測(cè)。

利用FB集成系統(tǒng)構(gòu)建的數(shù)字孿生的工業(yè)APP全面感知人力資源數(shù)據(jù)、物料資源數(shù)據(jù)、

模具夾具工藝資源數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備資源數(shù)據(jù)、產(chǎn)品資料數(shù)據(jù)、倉(cāng)儲(chǔ)包裝資源數(shù)據(jù)、以及生

產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，并采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)時(shí)優(yōu)化配置企業(yè)人、機(jī)、料、

法資源，實(shí)現(xiàn)人工智能管控企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程，提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

2、我們的應(yīng)用實(shí)施能力

2018年開(kāi)始，我公司在工信部信息化服務(wù)司和山東省工信廳省中小企業(yè)局支持下，

開(kāi)始在山東省推廣統(tǒng)一信息模型技術(shù)，并在山東省新泰市建立中國(guó)第一個(gè)縣級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

APP創(chuàng)新中心，2019年開(kāi)發(fā)出FB-CL001齒輪生產(chǎn)過(guò)程管控APP和FB-ZZ001鑄造生產(chǎn)過(guò)程

管控APP.此外，我們?cè)谄渌∈袑?shí)施的FB-JGJ002緊固件生產(chǎn)管控集成系統(tǒng)（緊固件工

廠大腦）FB-JGJ003緊固件生產(chǎn)過(guò)程管控集成系統(tǒng)也在全國(guó)緊固件行業(yè)引起重視，成為近

年來(lái)緊固件行業(yè)年會(huì)上的智能化技術(shù)改造示范案例。

5.3.測(cè)試床實(shí)施的自主可控性

1、聯(lián)合智造專業(yè)從事研究中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金屬加工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管控集成系統(tǒng)：

我們主要研究的是離散制造和金屬基礎(chǔ)零部件的行業(yè)解決方案，行業(yè)包括：齒輪、軸

承、彈簧、鏈條等通用零部件。以及鑄造、沖壓、鍛造、機(jī)加工、熱成型、冷成型等金屬

加工行業(yè)的數(shù)字化、智能化改造。

2、我們的技術(shù)資源（FB開(kāi)發(fā)平臺(tái)）：

我們已經(jīng)基于統(tǒng)一信息模型、統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼、統(tǒng)一API接口技術(shù)開(kāi)發(fā)出完全自主的工

業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)閉環(huán)優(yōu)化開(kāi)發(fā)平臺(tái)FB，平臺(tái)上擁有400多個(gè)企業(yè)通用微服務(wù)模塊和金屬

加工各細(xì)分行業(yè)專用模塊，我們基于這些模塊已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基礎(chǔ)零部件行業(yè)銷售、采購(gòu)、生

產(chǎn)、計(jì)劃、設(shè)備、能源、模具、倉(cāng)儲(chǔ)、工藝各種應(yīng)用APP，并在FB平臺(tái)是構(gòu)建了操作系

統(tǒng)。我們目前有能力在我們的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上為金屬零部件加工企業(yè)開(kāi)發(fā)各種100%貼身服務(wù)

企業(yè)生產(chǎn)管理需要的生產(chǎn)管控集成系統(tǒng)（工廠大腦）。

六、測(cè)試床預(yù)期成果

6.1.測(cè)試床的預(yù)期可量化實(shí)施結(jié)果

1、FB-CL測(cè)試床可通過(guò)在手機(jī)APP輸入生產(chǎn)領(lǐng)料、報(bào)工入庫(kù)，驗(yàn)證測(cè)試床對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)

程的實(shí)時(shí)感知，既虛擬與現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)映射與數(shù)字孿生功能，降低了企業(yè)的運(yùn)行成本10%。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

測(cè)試床在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，調(diào)用統(tǒng)一信息模型和業(yè)務(wù)邏輯的各種通用功能模塊和定

制功能模塊，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)管理流程，建立算法和匹配規(guī)則，構(gòu)建符合企業(yè)需求的各種

解決方案，并通過(guò)統(tǒng)一的API接口搭建企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程感知與管控集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息系

統(tǒng)的各項(xiàng)應(yīng)用功能與企業(yè)的工作生產(chǎn)管理過(guò)程一致，構(gòu)成相互映射(數(shù)字孿生）。

山東潤(rùn)通齒輪集團(tuán)有限公司通過(guò)建設(shè)企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，將企業(yè)應(yīng)用功能層與邊

緣層全面連接，連接企業(yè)的銷售、采購(gòu)、技術(shù)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、財(cái)務(wù)部門(mén)和生產(chǎn)車間、工段，

連接生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)線、連接現(xiàn)場(chǎng)工人、調(diào)度與檢測(cè)人員，構(gòu)成對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程的全面

連接。各部門(mén)可以在一個(gè)統(tǒng)一界面的數(shù)字平臺(tái)上完成從訂單到交付所有操作。

測(cè)試床目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從客戶訂單到訂單分析、倉(cāng)庫(kù)查詢、物料采購(gòu)、技術(shù)管理、生

產(chǎn)計(jì)劃、原料發(fā)放、車銑加工、半成品入庫(kù)、熱、表處理、自動(dòng)化產(chǎn)線精加工、包裝入庫(kù)、

物流發(fā)運(yùn)數(shù)據(jù)全過(guò)程在信息化系統(tǒng)中的虛擬映射，既數(shù)字孿生，替代了企業(yè)的統(tǒng)計(jì)團(tuán)隊(duì)，

不僅提高了生產(chǎn)管理效率，也降低了企業(yè)的運(yùn)行成本。

2、FB-CL測(cè)試床可根據(jù)輸入產(chǎn)品訂單的規(guī)格差異，驗(yàn)證FB系統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)分析功能，

產(chǎn)品不合格率降低10%以上。

FB-CL測(cè)試床通過(guò)統(tǒng)一信息模型，構(gòu)建各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)字孿生體，通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)

代碼，在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)構(gòu)建出產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字孿生生產(chǎn)場(chǎng)景數(shù)據(jù)鏈，對(duì)工業(yè)

制造工藝過(guò)程進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)，沉淀KNOWHOW，自動(dòng)形成操作標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試床可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)

系統(tǒng)訂單輸入的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，自動(dòng)解析生產(chǎn)訂單，自動(dòng)匹配工藝路線，自動(dòng)輸出相應(yīng)的

操作方案，實(shí)現(xiàn)測(cè)試床知識(shí)學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)分析，管控產(chǎn)品質(zhì)量。

3、FB-CL測(cè)試床可根據(jù)輸入端產(chǎn)品交期的變化，測(cè)試系統(tǒng)大數(shù)據(jù)優(yōu)化管控企業(yè)功能，企

業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益可提升15%-25%。

FB-CL測(cè)試床通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的API接口，把企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)和平臺(tái)上的算法模型，提供給

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上的各式各樣的應(yīng)用功能調(diào)用，構(gòu)建出各項(xiàng)業(yè)務(wù)的解決方案。通過(guò)統(tǒng)一信

息模型，建立各種信息與物理設(shè)備對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體，感知企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)

現(xiàn)跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)共享。并通過(guò)大數(shù)據(jù)排產(chǎn)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，根據(jù)輸入端的客戶要求變化，

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

測(cè)試床輸出優(yōu)化生產(chǎn)解決方案，通過(guò)可視化系統(tǒng)指導(dǎo)相應(yīng)的車間與部門(mén)進(jìn)行操作，構(gòu)成閉

環(huán)，提升企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)資源配置效率，企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益可提升15%-25%。

6.2.測(cè)試床的商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益

一、測(cè)試床商業(yè)價(jià)值

1、潤(rùn)通公司采用統(tǒng)一信息模型技術(shù)構(gòu)建的生產(chǎn)管理信息集成系統(tǒng)，已經(jīng)替代了過(guò)去的信

息化軟件ERP，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)資源、業(yè)務(wù)需求、生產(chǎn)管理過(guò)程的集成管控，企業(yè)通過(guò)統(tǒng)一的

信息模型，構(gòu)建數(shù)字孿生的信息集成系統(tǒng)，可以在正確的時(shí)間，把正確的信息、用正確的

方式、發(fā)送給正確的人和系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，并感知生產(chǎn)管理過(guò)程的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)、各

項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)持續(xù)企業(yè)優(yōu)化資源配置，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

2、潤(rùn)通公司所在的中國(guó)通用零部件工業(yè)協(xié)會(huì)齒輪分會(huì)有1000多家齒輪生產(chǎn)制造公司，通

用機(jī)械零部件協(xié)會(huì)有上萬(wàn)家各種機(jī)械零部件制造企業(yè)，在過(guò)去30年信息化時(shí)代，大都采

用了ERP，有的還采用CRM、MES、OA、WMS、PDM等6、7種軟件，由于這些軟件來(lái)自不同

的供應(yīng)商，相互之間形成了信息孤島，給企業(yè)管理造成很大經(jīng)營(yíng)管理的困擾。近年來(lái)，作

為零部件制造商，企業(yè)面臨主機(jī)廠降低成本的要求，每年必須將產(chǎn)品價(jià)格降低3—5%，這

倒逼企業(yè)必須將企業(yè)的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)統(tǒng)一管控起來(lái)，挖掘潛力，去降低成本。

3、本測(cè)試床由于采用了統(tǒng)一信息模型的集成技術(shù)，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)上，專門(mén)

按照零部件細(xì)分行業(yè)的需求，開(kāi)發(fā)帶有算法和業(yè)務(wù)邏輯的各通用功能模塊和根據(jù)行業(yè)特定

需求開(kāi)發(fā)的定制功能模塊，組合搭建的企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管控集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)

無(wú)障礙自由流動(dòng)，提高優(yōu)化了企業(yè)資源配置能力，減低了生產(chǎn)成本。

4、測(cè)試床通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，將企業(yè)所有數(shù)據(jù)都匯聚在FB-CL生產(chǎn)管控集成系

統(tǒng)平臺(tái)上，形成了企業(yè)信息化系統(tǒng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，產(chǎn)品制造狀態(tài)的感知與優(yōu)化，測(cè)試

床的探索，推廣到整個(gè)零部件制造業(yè)，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈感知和資源配置效率的提升，

從而降低整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大中國(guó)機(jī)械和汽車產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

5、中國(guó)的金屬加工和零部件企業(yè)數(shù)以十萬(wàn)計(jì)，產(chǎn)值高達(dá)數(shù)萬(wàn)億，如果全部采用統(tǒng)一信息

模型技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)閉環(huán)優(yōu)化的智能工廠，可普遍提高企業(yè)效益15%-25%，也就是每年能

夠創(chuàng)造數(shù)以千億計(jì)的商業(yè)價(jià)值。

二、測(cè)試床經(jīng)濟(jì)效益

1、掌握了企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的人、機(jī)、料數(shù)據(jù)，降低了企業(yè)的運(yùn)行成本10%

過(guò)去企業(yè)的生產(chǎn)管理管理、需要大量的管理員，統(tǒng)計(jì)員每天對(duì)上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，

作出報(bào)表。FB-CL建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上，通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)，

直接感知企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，測(cè)試床可以根據(jù)需要自動(dòng)推送各種實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)報(bào)

表，供管理人員參考。減掉了專職的統(tǒng)計(jì)人員，消除了生產(chǎn)管理中各種人為的誤差，企業(yè)

運(yùn)行成本降低10%以上。

2、降低企業(yè)的能源消耗15%

FB-CL測(cè)試床統(tǒng)一協(xié)調(diào)企業(yè)人、機(jī)、料，保障產(chǎn)線需求，掌控了設(shè)備運(yùn)行與健康狀態(tài)

以及設(shè)備利用率等數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化企業(yè)資源配置，提高工廠的生產(chǎn)效率，減少停機(jī)浪費(fèi)與

維護(hù)時(shí)間，節(jié)約能源，全廠能耗可降低15%。

3、產(chǎn)品不合格率降低10%以上

FB-CL測(cè)試床將生產(chǎn)、管理、倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)無(wú)縫連接起來(lái)，形成從客戶、訂單、到交

付縱向的數(shù)據(jù)自由流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)與追蹤，生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字孿生模

型不斷的對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與優(yōu)化。產(chǎn)品不合格率降低10%以上。降低了企業(yè)的質(zhì)

量成本。

4、企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益可提升15%-25%

由于企業(yè)安裝了FBCL生產(chǎn)過(guò)程管控集成系統(tǒng)，企業(yè)所有人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)數(shù)

據(jù)都匯聚在FB-CL系統(tǒng)測(cè)試床平臺(tái)上，通過(guò)建立大數(shù)據(jù)排產(chǎn)模型進(jìn)行持續(xù)的大數(shù)據(jù)挖掘，

持續(xù)的優(yōu)化企業(yè)的各項(xiàng)管理和流程，消除生產(chǎn)過(guò)程的呆滯物料，預(yù)計(jì)測(cè)試床建設(shè)成功之后，

企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益至少提升15%，而且以后會(huì)持續(xù)挖掘，不斷的提升。

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基于統(tǒng)一信息模型的數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化

潤(rùn)通公司2019年產(chǎn)值6.5億，2020年的產(chǎn)值翻番，達(dá)到13億人民幣，2021年預(yù)計(jì)

可達(dá)20億，以企業(yè)毛利15%計(jì)算，是3億元，如果效益提升15%，2021年預(yù)計(jì)可為企業(yè)

挖掘4500萬(wàn)經(jīng)濟(jì)效益，幾乎等于潤(rùn)通公司對(duì)測(cè)試床的投入的10倍。且以后會(huì)逐年提升。

6.3.測(cè)試床的社會(huì)價(jià)值

一、FB-CL系統(tǒng)將會(huì)改變零部件企業(yè)智能化改造的模式（從企業(yè)適應(yīng)軟件轉(zhuǎn)向軟件服務(wù)企

業(yè)生產(chǎn)過(guò)程）

測(cè)試床將會(huì)產(chǎn)生金屬零部件生產(chǎn)過(guò)程管控集成系統(tǒng)通用模型，根據(jù)這個(gè)通用模型

進(jìn)行2次開(kāi)發(fā)將會(huì)衍生出軸承、齒輪、彈簧、鏈條、法蘭、緊固件、沖壓、鍛造、鑄造、

等金屬加工幾十個(gè)細(xì)分行業(yè)的應(yīng)用模型（工業(yè)APP），可提供給中國(guó)數(shù)以百萬(wàn)的零部件企

業(yè)參照，通過(guò)軟件對(duì)各種零部件生產(chǎn)管理過(guò)程的貼身服務(wù)，構(gòu)建數(shù)字孿生與大數(shù)據(jù)優(yōu)化的

智能工廠。

二、FB-CL測(cè)試床探索改變目前大中型企業(yè)信息化的實(shí)現(xiàn)方式，（探索取消接口或總線連

接孤島軟件的傳統(tǒng)方式）

測(cè)試床采用統(tǒng)一信息模型技術(shù)，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)和定制企業(yè)需求的功能微服務(wù)模塊，

調(diào)用微服