制造業(yè)是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體。

近年來(lái)，隨著中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國(guó)速度向中國(guó)質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國(guó)產(chǎn)品向中國(guó)品牌轉(zhuǎn)變，大量的中國(guó)品牌轉(zhuǎn)型升級(jí)取得了一系列突破性、標(biāo)志性重大成果，彰顯了中國(guó)智造的硬核實(shí)力。

中國(guó)中鐵工程裝備集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱中鐵裝備）深入踐行“推動(dòng)中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國(guó)速度向中國(guó)質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國(guó)產(chǎn)品向中國(guó)品牌轉(zhuǎn)變”，將企業(yè)打造成世界一流的地下工程裝備綜合服務(wù)商。

作為世界隧道掘進(jìn)機(jī)行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，中鐵裝備以“振興民族工業(yè)，打造世界品牌”為使命，在過(guò)去的幾年間完成國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)制造產(chǎn)業(yè)從0到1的突破再?gòu)?到1000的躍進(jìn)。

盾構(gòu)機(jī)是基建中的核心裝備，作為機(jī)械、電氣、力學(xué)等多源學(xué)科的前沿技術(shù)集合體，盾構(gòu)機(jī)單臺(tái)零件多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)，號(hào)稱“工程機(jī)械之王”。就在十幾年之前，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備還依賴進(jìn)口或與國(guó)外的技術(shù)合作。

中鐵裝備不僅實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)的國(guó)產(chǎn)自主化生產(chǎn)，還成功讓國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)走出國(guó)門(mén)。

目前，中鐵裝備所生產(chǎn)設(shè)備出口遠(yuǎn)至新加坡、馬來(lái)西亞等一帶一路沿線國(guó)家，并打入盾構(gòu)機(jī)的發(fā)源地——法國(guó)，成功打破了國(guó)外對(duì)盾構(gòu)制造業(yè)高端市場(chǎng)的壟斷。

與中鐵深度融合 提供數(shù)字孿生解決方案

中國(guó)制造擺脫低端化的標(biāo)簽并向高端化邁進(jìn)的過(guò)程中，離不開(kāi)科技創(chuàng)新與數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

數(shù)字孿生技術(shù)是工業(yè)領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展的核心切入點(diǎn)，也是工業(yè)生產(chǎn)全流程一體化、智能化以及整體產(chǎn)業(yè)上下游統(tǒng)籌聯(lián)動(dòng)所需的關(guān)鍵措施，更是企業(yè)自身實(shí)現(xiàn)降本增效、綠色生產(chǎn)的重要手段。

51WORLD作為數(shù)字孿生領(lǐng)域的頭部企業(yè)，基于多年的技術(shù)沉淀，與中鐵裝備深度融合，將數(shù)字孿生技術(shù)與盾構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維、培訓(xùn)等環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建虛實(shí)融合的工業(yè)生產(chǎn)新型解決方案，為制造強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)建設(shè)提供有力支撐，打造技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)和應(yīng)用共同繁榮的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

在合作中，51WORLD與中鐵裝備以中國(guó)中鐵智能化高端裝備產(chǎn)業(yè)園為合作基點(diǎn)，以車間真實(shí)作業(yè)場(chǎng)景為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建盾構(gòu)機(jī)全生命周期的孿生場(chǎng)景，打造了中鐵工程裝備工業(yè)4.0高端裝備產(chǎn)業(yè)園數(shù)字孿生平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱中鐵數(shù)字孿生平臺(tái)）。

數(shù)字孿生是如何在盾構(gòu)機(jī)實(shí)際生產(chǎn)、管理中發(fā)揮重要作用的？一起來(lái)看看吧～

六大亮點(diǎn)

全方位賦能盾構(gòu)機(jī)全生命周期

中鐵數(shù)字孿生平臺(tái)整合了產(chǎn)區(qū)人員、車輛、設(shè)備、環(huán)境等多源數(shù)據(jù)，結(jié)合排產(chǎn)、備料、制造、質(zhì)檢等生產(chǎn)環(huán)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)園區(qū)的全要素管理與產(chǎn)品的全生命周期管理。

平臺(tái)通過(guò)1:1高精度三維時(shí)空數(shù)字化模型，不僅高度還原中鐵智能化高端裝備產(chǎn)業(yè)園的全貌，還將產(chǎn)業(yè)園未來(lái)的施工建設(shè)藍(lán)圖一并還原。

人坐在辦公室，便可全景全視角查看、管理園區(qū)。除此之外，平臺(tái)還搭配了漫游能力，方便用戶沉浸式參觀數(shù)字孿生工廠。

01

仿真算法接入，保障孿生工廠實(shí)時(shí)映射

為保障孿生工廠與物理工廠映射關(guān)系的時(shí)效性，51WORLD通過(guò)自主研發(fā)的設(shè)備動(dòng)作仿真領(lǐng)域算法接入，平滑工廠內(nèi)各類別生產(chǎn)設(shè)備模型零構(gòu)件運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)孿生設(shè)備作業(yè)姿態(tài)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，充分發(fā)揮孿生場(chǎng)景下工廠全視角監(jiān)管能力，突出呈現(xiàn)生產(chǎn)執(zhí)行中人為定義信息屬性，保障生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全、穩(wěn)定推進(jìn)。

▲ 在孿生空間還原了中鐵工程裝備工業(yè)4.0高端裝備產(chǎn)業(yè)園整體布局規(guī)劃

02

物資管理，實(shí)時(shí)追蹤統(tǒng)籌生產(chǎn)要素

傳統(tǒng)工廠的物資管理系統(tǒng)不透明、不精細(xì)，數(shù)據(jù)并不互通，過(guò)去依靠人工跟蹤物料情況，這無(wú)疑需要花費(fèi)大量的時(shí)間。

中鐵數(shù)字孿生平臺(tái)，基于高性能的數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物料數(shù)據(jù)信息的互聯(lián)互通。

目前還存在多少物料？目前物料支持多大體量的產(chǎn)品生產(chǎn)？通過(guò)可視化面板就能實(shí)時(shí)查看。

不止如此，管理員還可實(shí)時(shí)巡視了解中鐵園區(qū)內(nèi)的電能、用水、現(xiàn)場(chǎng)人員、車輛分布、設(shè)備離線比例、溫度等等，統(tǒng)籌物料領(lǐng)取、產(chǎn)品發(fā)運(yùn)、物資儲(chǔ)量、采購(gòu)統(tǒng)計(jì)、倉(cāng)庫(kù)信息等等。

工廠的物資信息觸手可及，不僅大大提高物資管理的效率和準(zhǔn)確性，也能保證資源最大化利用。

03

全程鏡像感知，提高作業(yè)飽和度

把廠房里的全生產(chǎn)流程都搬到虛擬空間里，會(huì)一種什么樣的體驗(yàn)？

中鐵數(shù)字孿生平臺(tái)對(duì)現(xiàn)實(shí)的工廠3D形態(tài)完全模擬。大到整個(gè)工廠，小到車間里每臺(tái)設(shè)備和每一個(gè)生產(chǎn)動(dòng)作，從訂單獲取、物資齊套、 加工生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)檢到倉(cāng)儲(chǔ)物流的全生產(chǎn)流程都映射在數(shù)字孿生上。

▲ 產(chǎn)業(yè)園數(shù)字孿生廠房?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)

比如，我們通過(guò)構(gòu)建火焰切割機(jī)設(shè)備（下圖所示）模型，接入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，使管理者可以全視角查看設(shè)備作業(yè)姿態(tài)、動(dòng)作。數(shù)據(jù)面板還會(huì)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)設(shè)備的詳細(xì)狀態(tài)，方便管理者了解設(shè)備的作業(yè)進(jìn)度。

▲ 火焰切割機(jī)設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)信息實(shí)時(shí)映射

知曉各個(gè)設(shè)備作業(yè)進(jìn)度，就能了解整個(gè)工廠的產(chǎn)能與產(chǎn)能瓶頸，從而把控總體生產(chǎn)進(jìn)度，降低停機(jī)時(shí)間。

04

安全預(yù)警，保證設(shè)備“無(wú)病無(wú)痛”

在高速生產(chǎn)的工廠中，某一臺(tái)設(shè)備的故障會(huì)打破整體生產(chǎn)推進(jìn)計(jì)劃，重點(diǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備尤其如此。

比起在設(shè)備產(chǎn)生故障后開(kāi)展維修，提前預(yù)制設(shè)備狀態(tài)，在合適的時(shí)間進(jìn)行運(yùn)維則更為重要。傳統(tǒng)維修多依賴工程師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

而中鐵數(shù)字孿生平臺(tái)通過(guò)對(duì)于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸納總結(jié)，結(jié)合歷史維護(hù)記錄能夠及時(shí)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判定，提醒管理員維護(hù)設(shè)備。

▲ 孿生平臺(tái)對(duì)車間以攝像頭為代表的各類IOT設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)位還原與信息接入

不僅如此，孿生平臺(tái)還能安全預(yù)警。

孿生平臺(tái)通過(guò)接入多源信息化系統(tǒng)與IOT設(shè)備，幫助管理者檢測(cè)設(shè)備異常。當(dāng)異常信息出現(xiàn)時(shí)，平臺(tái)能夠快速做出反饋，定位異常點(diǎn)位并給出異常的產(chǎn)生原因。

05

產(chǎn)品數(shù)據(jù)溯源，方便遠(yuǎn)程運(yùn)維

51WORLD傾力打造的中鐵數(shù)字孿生平臺(tái)，還支持通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精細(xì)化拆分。管理者可直觀了解產(chǎn)品的零構(gòu)件構(gòu)成以及相關(guān)的生產(chǎn)信息。

同時(shí)平臺(tái)還能結(jié)合歷史數(shù)據(jù)完成針對(duì)具體產(chǎn)品的生產(chǎn)流程溯源，在孿生空間復(fù)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程設(shè)備作業(yè)姿態(tài)與參數(shù)。

當(dāng)產(chǎn)品或者設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，工程師們無(wú)需趕赴現(xiàn)場(chǎng)，就能遠(yuǎn)程追溯生產(chǎn)數(shù)據(jù)，快速排查分析出故障的原因。

▲ 平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精細(xì)化拆分，還原生產(chǎn)過(guò)程

06

模擬預(yù)控，滿足差異化生產(chǎn)需求

盾構(gòu)機(jī)存在著定制化特點(diǎn)，其制造需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件，對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行不一樣的配置。這意味著盾構(gòu)機(jī)的生產(chǎn)設(shè)備需要兼容零構(gòu)件的差異化生產(chǎn)。

而借助數(shù)字孿生平臺(tái)，工程師能提前根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合物料倉(cāng)儲(chǔ)與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況提前預(yù)演，優(yōu)化生產(chǎn)排期。

低成本、無(wú)成本試錯(cuò)的預(yù)演，能幫助中鐵裝備在有限的時(shí)間里，高效地、批量化生產(chǎn)出定制化的產(chǎn)品。

▲ 設(shè)備模型通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)信息實(shí)時(shí)映射

從上述的六大產(chǎn)品亮點(diǎn)，不難看出，中鐵數(shù)字孿生平臺(tái)利用數(shù)字孿生技術(shù)全要素還原的特點(diǎn)，按照“廠區(qū)-車間-設(shè)備”的總體布局，以安全生產(chǎn)為核心，打造了“訂單獲取-生產(chǎn)制造-產(chǎn)品質(zhì)檢-物流發(fā)運(yùn)”的產(chǎn)品生產(chǎn)全生命周期管理孿生體系，統(tǒng)籌兼顧工廠運(yùn)營(yíng)過(guò)程綜合態(tài)勢(shì)與精細(xì)生產(chǎn)的并進(jìn)管理需求。

中國(guó)的制造業(yè)在過(guò)去的三十年實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍。接下來(lái)，制造業(yè)將迎來(lái)新一輪的數(shù)字化、智能化升級(jí)。

51WORLD與中鐵裝備合力搭建的中鐵工程裝備工業(yè)4.0高端裝備產(chǎn)業(yè)園數(shù)字孿生平臺(tái)，相當(dāng)于數(shù)字化、智能化賦能中國(guó)制造的一個(gè)縮影。

未來(lái)，51WORLD還將以全方位的數(shù)字孿生能力賦能企業(yè)，打通現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界，助推中國(guó)制造邁入智造強(qiáng)國(guó)。

審核編輯 ：李倩