張?chǎng)危ㄗ�者）與團(tuán)隊(duì)成員探討技術(shù)。 　　受訪者供圖

海爾上海洗衣機(jī)互聯(lián)工廠內(nèi)，應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)的洗衣機(jī)內(nèi)筒生產(chǎn)線正在運(yùn)行。 　　受訪者供圖

　　走進(jìn)海爾上海洗衣機(jī)互聯(lián)工廠，主控室內(nèi)，張?chǎng)尉o盯眼前的數(shù)字大屏，指尖輕點(diǎn)鼠標(biāo)，占地12萬平方米的廠區(qū)被全景還原，做成三維數(shù)字模型“毫厘畢現(xiàn)”地呈于屏上。定睛一瞧，好似游戲里的虛擬世界。

　　張?chǎng)问呛�爾卡奧斯數(shù)字孿生工程師。眼前這個(gè)和真實(shí)廠區(qū)一模一樣的虛擬“雙胞胎”，正是他與團(tuán)隊(duì)一起建造而成的。

　　數(shù)字孿生工程師怎樣建起一座“虛擬工廠”？這座“虛擬工廠”有何應(yīng)用價(jià)值？記者進(jìn)行了采訪。

　　試水?dāng)?shù)字孿生工廠

　　“噠噠噠……”工廠內(nèi)，機(jī)械傳動(dòng)帶不停運(yùn)轉(zhuǎn)，精密的零部件在機(jī)器人手中“舞動(dòng)”，一臺(tái)臺(tái)洗衣機(jī)被生產(chǎn)出來。

　　在這里，洗衣機(jī)生產(chǎn)是“透明”的——一物一碼、一機(jī)一檔。在主控室內(nèi)的數(shù)字孿生大屏上，每臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、每個(gè)部件生產(chǎn)過程都能隨時(shí)查看。

　　數(shù)字孿生，是一種虛實(shí)融合的復(fù)合技術(shù)，通過建立三維數(shù)字模型，將現(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景實(shí)景復(fù)刻，在虛擬世界中打造一個(gè)“雙胞胎”。

　　近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓寬，有效賦能各行各業(yè)，在企業(yè)生產(chǎn)制造中的應(yīng)用越來越廣泛。“我的主要工作是打通虛擬空間和現(xiàn)實(shí)空間，不僅要?jiǎng)?chuàng)造出孿生的虛擬世界，還要將現(xiàn)實(shí)與虛擬聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的改進(jìn)優(yōu)化，降低成本，提高效率。”張?chǎng)谓榻B。

　　在張?chǎng)螏ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)入工廠數(shù)字孿生領(lǐng)域之前，市面上已有大量的數(shù)字孿生工廠系統(tǒng)及應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)三維工廠動(dòng)畫、虛實(shí)同步、過程回溯，解決數(shù)據(jù)融合難、數(shù)字平臺(tái)能力弱、系統(tǒng)信息孤島等問題。

　　“在走訪調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)這種數(shù)字孿生技術(shù)基本不具備未來推演的能力，如預(yù)測(cè)生產(chǎn)計(jì)劃的可執(zhí)行性和偏差、異常波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)的影響及交貨期延時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)等，同時(shí)也缺乏對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行定量評(píng)估、分析、優(yōu)化等能力。”張?chǎng)伪硎荆�這正是要突破的方向。

　　建一個(gè)一模一樣的“虛擬工廠”，首先得對(duì)現(xiàn)實(shí)中的每臺(tái)設(shè)備、每道生產(chǎn)工序了如指掌。張?chǎng)螏ьI(lǐng)的90后團(tuán)隊(duì)，成員個(gè)個(gè)是互聯(lián)網(wǎng)“能手”，可面對(duì)工廠操作犯了難。

　　于是，很長(zhǎng)一段時(shí)間里，團(tuán)隊(duì)成員奔走在廠區(qū)一線，向產(chǎn)業(yè)鏈上的工人請(qǐng)教，摸透設(shè)備、產(chǎn)線；在設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)并投入運(yùn)營(yíng)前，找到專家、運(yùn)營(yíng)商，一遍遍修改、完善技術(shù)方案。

　　“‘虛擬工廠’建成前，我們?cè)谛闹幸呀?jīng)完成了千千萬萬次的生產(chǎn)、管理‘演練’。”張?chǎng)握f，功夫不負(fù)有心人。在團(tuán)隊(duì)日日夜夜的奮戰(zhàn)下，終于利用數(shù)字孿生完成了對(duì)整條產(chǎn)線的1∶1模擬，一個(gè)與實(shí)體工廠一致的“虛擬工廠”誕生了。

　　“虛擬工廠”可不虛

　　逛一圈工廠，可以感受到數(shù)字孿生帶來的生產(chǎn)變革——

　　拿一個(gè)洗衣機(jī)內(nèi)筒來講，為保障精準(zhǔn)度，激光焊接時(shí)，運(yùn)行的設(shè)備會(huì)保持全封閉狀態(tài)，無法看到內(nèi)筒細(xì)節(jié)。

　　如何避免生產(chǎn)中的差錯(cuò)？記者發(fā)現(xiàn)，在數(shù)字孿生大屏上，通過超高精度模型，真實(shí)還原了內(nèi)筒生產(chǎn)細(xì)節(jié)。據(jù)介紹，在焊接內(nèi)筒時(shí)，依托數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)同步仿真，對(duì)洗衣機(jī)內(nèi)筒進(jìn)行全方位特寫展示，并記錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，有效提高了生產(chǎn)效率，消除實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的盲點(diǎn)，保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　不僅是洗衣機(jī)內(nèi)筒。“我們以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)孿生工廠的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)全廠人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等全要素實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)多方式、可視化呈現(xiàn)，對(duì)生產(chǎn)全流程監(jiān)控管理，確保產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可控。”張?chǎng)握f。

　　除了可視、可管，“虛擬工廠”還可“預(yù)測(cè)未來”——

　　“結(jié)合數(shù)字孿生，我們?cè)诤�爾上海洗衣機(jī)互聯(lián)工廠打造了數(shù)智化全流程質(zhì)量管理機(jī)制，做到了26項(xiàng)數(shù)字化智能檢測(cè)，改變了過去通過員工經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題的老路。”張?chǎng)谓榻B。

　　“在虛擬的產(chǎn)線中，通過短時(shí)間快速仿真模擬，在實(shí)際生產(chǎn)前提前驗(yàn)證排產(chǎn)排程的合理性，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問題，提前優(yōu)化解決。”張?chǎng)握f，“透視過去看現(xiàn)場(chǎng)，挖掘細(xì)節(jié)追溯源，預(yù)測(cè)未來明趨勢(shì)，‘虛擬工廠’可不虛，作用實(shí)著呢！”

　　并非構(gòu)建于投產(chǎn)階段，而是在規(guī)劃階段，張?chǎng)伪銕ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)搭建了工業(yè)元宇宙三維可視化產(chǎn)線搭建與仿真體系。通過物流仿真，計(jì)算出效率最優(yōu)、成本最低的物流排布。

　　例如，傳統(tǒng)模式下，骨架焊接線位于洗衣機(jī)內(nèi)筒線一側(cè)。這種排布會(huì)增加地面存儲(chǔ)庫位，并且需要增加直通二樓總裝線的升降機(jī)，成本高。

　　“通過數(shù)字孿生，有了第二種布局方案。”張?chǎng)握f，“在‘虛擬工廠’中，我們嘗試將骨架焊接線安置到內(nèi)外筒預(yù)裝線旁，生產(chǎn)的雙子骨架通過升降機(jī)和傳送線直接進(jìn)入內(nèi)外筒預(yù)裝線進(jìn)行預(yù)裝，最后一起進(jìn)入二樓總裝線，實(shí)現(xiàn)‘大件不落地、出廠貨不錯(cuò)’。”實(shí)踐對(duì)比發(fā)現(xiàn)，這種方案在倉儲(chǔ)面積上可節(jié)約60%，物流頻次下降30%，直通二樓升降傳送系統(tǒng)的鏈條也可縮減1條。

　　降門檻促推廣應(yīng)用

　　技術(shù)逐漸成熟后，新的難題擺在眼前。

　　“數(shù)字孿生的大規(guī)模推廣應(yīng)用成了‘老大難’。”張?chǎng)握f，“我們與很多廠家打過交道，常有人問，‘這個(gè)虛擬的東西，真能幫我們更好地生產(chǎn)嗎？’”

　　起初，為了打消廠家顧慮，使其認(rèn)識(shí)到數(shù)字孿生建廠帶來的價(jià)值，張?chǎng)螏ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)往一家家工廠跑，可幾天下來，成效不大。“由于數(shù)字孿生涉及代碼編寫，操作難度大，企業(yè)或相關(guān)技術(shù)人員一般不太熟悉，聽得直撓頭。”一次調(diào)研中，張?chǎng)魏鋈挥辛遂`感，“能否實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生無代碼？”

　　這個(gè)提議一出，整個(gè)團(tuán)隊(duì)“炸開了鍋”——

　　有人反對(duì)：“這不現(xiàn)實(shí)，我們每個(gè)程序都需要代碼。”

　　有人支持：“可以一試，讓代碼只存在于我們的界面，面向用戶的界面是無代碼的。”

　　“無論怎樣，為了讓數(shù)字孿生技術(shù)在建廠上能更加普及，這種嘗試很值得。”張?chǎng)握f。

　　說干就干！團(tuán)隊(duì)又進(jìn)入了新一周期的創(chuàng)新推進(jìn)。一次次試驗(yàn)過后，張?chǎng)卧O(shè)想的“無代碼”終于實(shí)現(xiàn)，即推出卡奧斯工序“藍(lán)圖”編輯器——無需編寫代碼就能生成孿生園區(qū)、車間。

　　“以前工程師使用這門技術(shù)，要先學(xué)習(xí)傳統(tǒng)編程語言的知識(shí)，再一點(diǎn)點(diǎn)敲代碼，技術(shù)門檻高，如今我們提供了一種可視化的混合仿真建模工具。”張?chǎng)谓忉尩溃�“具體來說，通過1∶1打造與工廠中設(shè)備、產(chǎn)線實(shí)體完全一致的數(shù)字模型，廠家可通過拖拉拽、無代碼的方式在虛擬環(huán)境中‘建廠’，搭建產(chǎn)線模型并進(jìn)行工序排布的仿真模擬。”

　　于廠區(qū)技術(shù)人員而言，他們?cè)谶@座“虛擬工廠”接受崗位培訓(xùn)、提升技能的同時(shí)，也能在其中隨意漫游體驗(yàn)。通過現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)操作，親身融入數(shù)字孿生搭建的場(chǎng)景，人們會(huì)對(duì)數(shù)字孿生創(chuàng)造的價(jià)值更有體會(huì)，接受認(rèn)可度自然更高。

　　現(xiàn)在，海爾卡奧斯打造的數(shù)字孿生解決方案逐漸在工廠落地，并應(yīng)用于中國(guó)首臺(tái)雪蠟車研制以及臥龍電氣、上海煙機(jī)等企業(yè)生產(chǎn)中。以上海煙機(jī)為例，基于數(shù)字孿生，企業(yè)的數(shù)據(jù)場(chǎng)景構(gòu)建協(xié)同效率提升70%，設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間提升5%。

　　“未來，我希望盡己所能，讓數(shù)字孿生在制造業(yè)中的普及度越來越高，深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提供最優(yōu)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方案，幫助更多企業(yè)解決生產(chǎn)過程中的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，打造更多聰明的‘虛擬工廠’。”張?chǎng)握f。

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