如何利用数字化建技术提供一种具有沉浸性、交互性和构想性的多维信息空间，方便实现人机交互设计？如何将数字化工具嵌入到产品设计、研发、生产规化、生产管理以及整个价值链，给制造业带来改变，利用互联网技术实现数据监测追踪、操作流程可视化？


数字孪生是综合运用感知、计算、建模等信息技术，通过软件定义，对物理空间进行描述、诊断、预测、决策，进而实现物理空间与虚拟空间的交互映射。


智能制造：是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。智能制造系统架构从生命周期、系统层级和智能特征三个维度描述智能制造所涉及的活动、装备、特征等内容。



1、智慧工厂3D可视化的优势


智慧工厂3D可视化优势是整合资源在互联网领域技术，一体化项目智能化设备的管理系统。3D构建的智慧工厂、3D可视化管理系统，工厂外部建筑和内部设备的可视性，1：1还原真实工厂的外部建筑和环境以及内部产线。通过可视化运行数据实时显示，还原真实的生产场景。


实现生产运行监室3D模型视角和场景切换时，可自动切换附加的信息。意见导航至特定视角。工厂生产线采集的实时生产数据为基础，得到生产执行部位的实时定位与速度，实现工厂状态的实时同步。


2、智慧工厂三维建模互动管理系统的特点


智慧工厂三维建模互动管理系统的特点，采用不同的状态观测器模型，过程状态设备执行部件运动状态、生产成品变形状态和生产温度状态等。在工厂线上安装蓝牙设备可提供人员定位，以及人员相关信息在线上三维互动场景中进行展示。


随时3D可视化技术的运用越来越广泛，不光可以运用在工厂的数字化转型当中，能够协助政府部门/机关事业单位、产业园、企业等制作出更加直观清楚的数据可视化展现、数据可视化管理方法、数据运营管理。


3、以恒大新能源汽车智慧工厂构建与运营的实践为例


以恒大新能源汽车智慧工厂构建与运营的实践为例，对数字化信息技术与传统制造产业创新融合应用实例展开研究，分析了构建数字化工厂的目的、数字化工厂总体设计、数字化工厂建设路径要素，以期为我国制造业的转型升级之路提供参考。


数字化工厂模型的设计与应用


规划以智慧园区为基础，以IT技术和OT技术为支撑，以前瞻技术为引导，通过构建支撑应用场景的IOT架构。


广州工厂投入了大量的自动化设备和信息化应用系统，包含工厂级MES生产执行系统，设备管理系统，质量管理系统，SAP系统，供应商管理系统，WMS系统，AGV智能调度系统，可视化监控系统等。以往各个系统因为基础软件的不同，相互之间都是孤岛，数据需经过离线人为格式转换从系统导入另外一个系统。


因此，针对不同工业基础软件的面向业务需求的接口二次开发至关重要。通过MES结合智能识别RFID系统，从制造的角度、从生产计划与生产过点动态角度把所有不同模块从业务的角度串联起来。



产品数字化


为了加快新产品开发的步伐，通过建立高效的PLM协同集成平台，实现计算机辅助设计CATIA和研发设计管理软件PDM的系统集成，建立企业级中央集成BOM系统，对EBOM、MBOM、SBOM进行统一管理。


基于PDM系统的全球数字化协同研发平台、结合CAD、CAE等数字化技术、利用CA PDS的研发数据管控及高性能计算系统，有效支撑了分布于全球多地的造型与总布置能力、结构设计与性能开发能力、仿真分析能力、样车制作与工艺能力及试验验证与评价等能力。


采用西门子最先进的“数字双胞胎”智能制造系统。真实工厂与虚拟工厂同步运行，真实工厂生产时的数据参数、生产环境等都会通过虚拟工厂反映出来，虚拟与现实结合，并利用三维可视化技术将生产场景真实展现出来，生产数据实时驱动三维场景中的设备，使其状态与真实生产场景一致，从而更充分了解整个生产场景中各设备的运行状况，达到监测、分析的目的。


通过大数据与分析平台，将云端中汇集的海量数据转化、分析、挖掘，帮助工厂制定更明智的决策，快速提高生产效率、降低成本和实现质量目标


工艺一体化平台


基于3D的数字化工艺规划、仿真和优化平台来帮助恒大新能源汽车建立高效的、高质量的产品生产工艺规划水平，通过工艺一体化平台，实现产品设计数据向制造的同步，工装和工艺派生数据的在线设计，以及工装与产品数据的关联设计。


建立以结构化数据方式整合在一起的产品、工艺、工厂、制造信息，实现制造、过程数据信息化和精细化管理。以产品数据、工艺资源数据为基础，在数字化环境内，进行工艺布局、工艺设计、工艺仿真验证。提高工艺文件编制效率，实现工艺经验积累、有效重用，最终实现设计面向制造


生产数字化


恒大汽车广州工厂联合世界一流的西门子智能制造信息系统，实现数据互联互通；汇聚德国舒勒、库卡、杜尔，日本发那科等全球顶级汽车工艺装备；实现技术顶级，品质一流，成本最优，打造中国汽车工业“新智造”。


车身黑灯工厂


车身车间自动化率达到100%，各生产线上的智能机器人协同工作，不但能轻松完成白车身的焊接、定型等工序，还可实现24小时全自动作业，是名副其实的高端智能“黑灯工厂”。KA生产线，采用六车型柔性生产线技术，随机切换生产。


共611台机器人，244个NC定位机构，148台AGV，全力打造满足多种车型、多种工艺、钢铝混合的自动化、柔性化、生态化、数字化、智能化生产车间。



总装智慧云工厂


总装车间采用世界顶级德国杜尔装配生产线，集成ABB自动化及西门子全球首创底盘自动合装虚实匹配技术，融合西门子全球智能MES系统，实现高度的“智慧”工厂（HEAD-Factory）。


融合工业4.0、物联网、云计算等前沿技术，实现车间及工序间数据互联互通，300多套智能拧紧工具及全流程电检诊断系统，实现关键信息追溯及大数据管理；


运用数字双胞胎技术助力产品全生命周期价值链整合，并通过西门子数字化仿真软件进行虚拟仿真，建立虚拟与现实映射的工厂环境。实现从设计、工艺、生产一体化，生产、质量和管理的纵向集成。


智能匹配


总装是所有尺寸偏差最终累积的集合点，新工厂新产品导入时尺寸配合有超出机器识别范围的风险，易导致高停线率，为此南沙工厂总装车间投入机器人75台，规划整体自动化率达到20%以上，处于行业领先水平。


并对自动装配涉及的尺寸实测数据进行虚拟匹配，可预知和处理尺寸匹配风险，提高设备开动率，并对不良数据进行大数据分析，根据变化趋势，找到根因，提前对策锁定（设计问题、车身工艺、总装托盘、装配因素…..）。


广州工厂首先以底盘全自动合装为项目试点，开发了一套数据互联互通应用方案。车身车间布置在线蓝光检测设备，测量每台车的尺寸数据；总装在前后桥区域布置在线测量工作站，测量每台前后桥总成的安装孔位尺寸；


托盘缓存区布置蓝光检测设备，测量托盘定位销尺寸数据；测量数据经过编码标识后，通过MES系统上传至智能匹配系统中，与质量数据管理系统上传来的来料数据一起，通过匹配算法，虚拟计算自动合装尺寸匹配状态，将结果输出至工位上，提前应对解决。


工厂实时监控


恒大汽车广州工厂引入SIEMENS智能制造标杆方案，开发具有恒大特色的生产制造执行系统，采取SCADA集中数据采集方式，打通上下游系统，实现四大生产车间、质量、物流、工艺数据的一体化控制和管理，实现了订单至交付全流程数据实时互通，满足客户查询订单的实时位置的需求。


MES系统追溯模块实现了将精益生产粒度下沉到分总成件，通过上下位系统的信息互通和分总成件单件标识化管理，提升了车辆生产过程数据细化管理的程度，为车辆全过程信息追溯和分析提供了数据支持。分总成工艺数据的采集，也为下游智能装配的精准化定位提供数据支撑。