Prefacio
En la actualidad, China ha entrado en la era de doble unidad de gemelos digitales de "tecnología + aplicación". Impulsada por la demanda del mercado y las políticas nacionales, varias localidades han desarrollado tecnología de gemelos digitales de acuerdo con las condiciones locales y han llevado a cabo una construcción profunda de aplicaciones de gemelos digitales. Hoy nos centraremos en la aplicación de la tecnología de gemelos digitales en las fábricas. Esperamos que a través del análisis en profundidad y el intercambio de resultados de este caso, podamos brindar referencia y referencia para la aplicación de la tecnología de gemelos digitales en miles de industrias.
1. ¿Por qué construir una fábrica de gemelos digitales?
Con el avance de la nueva política de infraestructura del país, la nueva generación de tecnología de la información representada por 5G, IoT, computación en la nube, big data e inteligencia artificial está en auge y promueve la transformación de la gestión urbana a digital, en red e inteligente. La visualización 3D combinada con el análisis de datos de computación en la nube y la tecnología de Internet de las cosas está integrada en el gemelo digital y se ha extendido gradualmente a los campos de aplicación urbanos, de transporte, industriales y otros.
En el campo de la producción industrial, en 2021, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información emitió el "14° Plan Quinquenal para la Integración Profunda de la Informatización y el Plan de Desarrollo de la Industrialización" y el "14° Plan Quinquenal" para el Plan de Desarrollo de la Fabricación Inteligente . El plan establece claramente que para 2025, la informatización y la industrialización lograrán un desarrollo integrado en un nivel más amplio, más profundo y más alto. La nueva generación de tecnología de la información acelerará su penetración en varios campos de la fabricación, y el ritmo de la transformación digital en la fabricación se acelerará. acelerarse significativamente. Para 2025, la mayoría de las empresas manufactureras por encima del tamaño designado realizarán la digitalización y la creación de redes, y las empresas troncales en industrias clave inicialmente aplicarán inteligencia;
Impulsada por las actualizaciones tecnológicas y las políticas nacionales, la tecnología de gemelos digitales se ha convertido en la favorita de la producción en el campo industrial y continúa floreciendo.
Fuente de la imagen: Yizhiwei Digital Twin World White Paper 2023
2. ¿Cómo construir una fábrica de gemelos digitales?
——Tomando como ejemplo la construcción del sistema de gestión y operación de una fábrica inteligente gemela digital en Digital Twin Cloud:
(1) Antecedentes de la construcción:
las empresas de fabricación tradicionales enfrentan múltiples dificultades, como la reducción de los dividendos demográficos, el aumento de los costos laborales; costos de materia prima, ganancias reducidas; baja eficiencia, baja eficiencia de producción, disminución de la calidad del producto, gestión de control de calidad difícil; transmisión de información de canal lenta, acumulación de fondos de inventario, etc. La única forma de romper el cerco es llevar a cabo la transformación digital. Con la introducción de la estrategia Smart Factory Made in China 2025, cada vez más empresas manufactureras han comenzado a transformarse en fábricas inteligentes. Bajo el auge actual de Industria 4.0, Internet industrial, Internet de las cosas y gemelos digitales, proporciona un buen soporte técnico para la transformación.
(2) Solución
El sistema de gestión y operación de fábrica inteligente de gemelos digitales desarrollado de forma independiente por Digital Twins Cloud utiliza fotografía oblicua, BIM y otros datos para llevar a cabo un modelado 3D refinado 1:1 de la apariencia general del área de la fábrica y las líneas de producción para crear un visualización y proceso de la escena del taller de fábrica Una plataforma de gestión integral que integra la visualización del proceso, la gestión integral de mapas, la gestión de personal, la gestión inteligente del transporte, la gestión de monitoreo, la gestión de alarmas, la gestión de equipos y la gestión de inventario. Integre los datos de la plataforma de fábrica para proporcionar a los talleres de fábrica servicios de gestión de operaciones de fábrica de todos los factores, escenarios completos y ciclo completo. Obtenga una visión general en una sola pantalla de personas, equipos, talleres y fábricas, y control con un solo clic. Es conveniente para los gerentes de taller ver el estado de producción y operación y los datos de operación de producción dentro del taller de manera más clara e intuitiva, y también brinda garantía para que los gerentes de taller tengan una visión oportuna del estado de operación de todos los equipos en el taller, y puede tomar las medidas correspondientes a tiempo cuando se producen anomalías.
Fuente de la imagen: EZ Micro Digital Twin World White Paper 2023
(1) Análisis de dificultad
La construcción del sistema de gestión de operaciones de fábrica inteligente tiene las siguientes dificultades:
Primero, la recopilación de datos y el modelado son difíciles. Las dimensiones del análisis de datos en las fábricas son relativamente amplias e incluyen el rendimiento, la capacidad de producción, el consumo de energía, la calidad y la eficiencia. Hay muchos vínculos involucrados en cada dimensión, y la dificultad de la recopilación y el modelado de datos es relativamente alta.
El segundo es el desafío del gobierno de datos. Debido a que los datos están dispersos en cada subsistema, el calibre de los datos es inconsistente, la granularidad de los datos es gruesa y la frecuencia de actualización es baja. Esto genera el problema de que los datos no se pueden usar y deben clasificarse manualmente o procesarse de forma secundaria antes de que se puedan usar.
(2) Construcción de ideas
Construir un sistema de control virtual de gemelos digitales a nivel de fábrica/taller, basado en la integración virtual y real de la simulación virtual de gemelos digitales y la fábrica física, para lograr la visualización, en tiempo real, la operabilidad y la colaboración de la producción del taller. expectativas de los objetivos de gestión.
El proyecto se desarrolla principalmente en torno a las siguientes ideas constructivas:
1. Simulación del proceso productivo. Al simular el proceso de producción, construya una escena de gemelos digitales, especialmente para la simulación de alta precisión de líneas de producción clave y procesos tecnológicos. En función de los datos adquiridos en tiempo real, se impulsa la línea de producción virtual y se muestran los datos comerciales en tiempo real para conocer el estado del equipo y las sugerencias de la línea de producción visualizada.
Fuente de la imagen: Yizhiwei Digital Twin World White Paper 2023
2. Integración y visualización de datos. Tomando el proceso de la línea de producción o el equipo clave como una unidad, los datos de producción del taller se muestran por medio de paneles de información, etiquetas de datos y tablas de datos, para realizar la visualización de los datos de producción y monitorear los datos de producción en tiempo real.
3. Construcción de la plataforma de operación del sistema. A través de la combinación del entorno operativo de la fábrica y las necesidades del usuario, se crea para los usuarios un conjunto de requisitos de la plataforma para respaldar el funcionamiento normal del sistema. Incluye navegación general, planificación de la producción, inventario, transporte, equipos, gestión del consumo de energía y control inverso, etc., para ayudar a los usuarios a resolver problemas de producción.
(3) Construcción de la aplicación
Este proyecto se enfoca principalmente en la construcción de la aplicación en los siguientes escenarios:
1. Resumen doble del proceso de producción
A través del modelado tridimensional de toda el área de la fábrica y varios equipos e instalaciones en el taller, el diseño y el proceso del equipo son verdaderamente restaurado, y el taller se realiza Todo el proceso del proceso de producción interno está hermanado, alcanzando los niveles de hermanamiento de nivel de equipo, nivel de módulo y nivel de sistema. Reproduce de forma realista la apariencia, estructura y detalles de funcionamiento de los equipos e instalaciones.
Fuente de la imagen: Yizhiwei Digital Twin World White Paper 2023
2. La gestión de integración de sistemas de información múltiple
integra y gestiona las unidades de información proporcionadas por todos los diferentes fabricantes en el taller, recopila información de datos de varios marcos en tiempo real en la fábrica de gemelos 3D e integra en un modo de visualización centralizado unificado, el acceso a los datos, la gestión y el análisis de visualización asociado, realiza la gestión y el control de "múltiples sistemas de información en una página tridimensional", permite al personal de mantenimiento realizar la "gestión de varias máquinas por una sola persona" y atraviesa islas de información aisladas, lo que mejora en gran medida la eficiencia del trabajo.
Fuente de la imagen: Yizhiwei Digital Twin World White Paper 2023
3. Monitoreo de producción
Las escenas gemelas y el video en vivo se comparan y verifican para ayudar en la investigación y el juicio. El video en vivo se correlaciona e interactúa con los resultados del análisis inteligente. La asociación inteligente de video en tiempo real se lleva a cabo para enlaces y equipos de producción donde ocurren anomalías y alarmas, lo que respalda las inspecciones de producción de seguridad y realiza inspecciones automáticas de video.
Fuente de la imagen: EZ Micro Digital Twin World White Paper 2023
4. La gestión de inventario
admite la integración de datos del sistema de gestión de materiales y equipos, consultas en tiempo real de información detallada, como números de bienes y equipos, tiempo de entrada y saldo de inventario, de materiales y adquisición de equipos para la producción, la gestión y el control de todo el ciclo de vida del inventario restante, ayudando a los gerentes a mejorar la supervisión de los sitios de apilamiento de materiales y equipos, y reducir los costos de gestión de materiales y equipos.
Fuente de la imagen: EZ Micro Digital Twin World White Paper 2023
5. La gestión del consumo de energía
está conectada a los datos del subsistema de consumo de agua, electricidad, gas y otros consumos de energía en el área de la fábrica para monitorear la situación del consumo de energía en producción y operación en tiempo real. El análisis visual multidimensional de los indicadores de elementos, como la operación del equipo y el monitoreo ambiental, respalda el análisis de tendencias de consumo de energía y la evaluación integral de los indicadores de consumo de energía, ayuda a los gerentes a comprender el estado del consumo de energía del área de la planta en tiempo real y proporciona una base de datos sólida. para la asignación racional de recursos, conservación de energía y reducción de emisiones en el área de la planta.
Fuente de la imagen: EZ Micro Digital Twin World White Paper 2023
6. Control bidireccional del gemelo digital
Transmisión bidireccional de datos del proceso de producción y datos de comando y control entre la fábrica del gemelo digital y la fábrica de la entidad física, como datos del equipo de producción, datos del instrumento de medición, comando y datos de control, etc. El mapeo de correlación y la coincidencia entre la fábrica física y la fábrica digital, los datos de comando y control realizan la retroalimentación del sistema para una toma de decisiones inteligente.
Fuente de la imagen: EZ Micro Digital Twin World White Paper 2023
(4) Logros de construcción
El proyecto logró principalmente los siguientes logros:
Primero, es propicio para mejorar la eficiencia de producción de la fábrica, mejorar la calidad de la producción, reducir los costos empresariales, crear un entorno de producción seguro y mantenimiento de la producción.Sostenibilidad;
el segundo es ayudar a los gerentes de fábrica a optimizar y corregir los problemas de producción a través de la integración de datos y el análisis continuo de varios sistemas comerciales; el tercero
es ayudar a los gerentes de fábrica a identificar factores humanos, de máquinas o ambientales y otros. Mejorar la calidad de la producción y la eficiencia de la producción. Optimizar los procesos de producción.
El cuarto es realizar la optimización y el control independiente del proceso de producción y, lo que es más importante, fortalecer la posición de liderazgo de la empresa, mejorando así la competitividad y la innovación de la empresa y promoviendo continuamente el desarrollo de la empresa.
3. Resumen
El empoderamiento de los gemelos digitales en el campo de la fábrica puede permitir que las fábricas reduzcan los costos y aumenten la eficiencia, optimicen los procesos de producción y gestión, y promuevan en gran medida la mejora del estado y la fortaleza corporativos. ¡La tecnología de gemelos digitales es la tecnología central de la fabricación inteligente del futuro, y es un arma afilada para realizar la actualización inteligente de la industria manufacturera!
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