數(shù)字孿生其實(shí)就是利用數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)建的一個(gè)實(shí)體或系統(tǒng)的虛擬副本，它可以模擬和仿真現(xiàn)實(shí)世界的物理、工藝和行為特征。常被應(yīng)用在 2D 和 3D 工業(yè)可視化監(jiān)控中，通過(guò)將物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與虛擬模型相結(jié)合，提供實(shí)時(shí)可視化的方式監(jiān)測(cè)和管理作業(yè)管理過(guò)程。

通過(guò)將傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)等信息與虛擬模型集成，可以在監(jiān)控界面上實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)這些信息，方便操作員直觀了解工業(yè)過(guò)程的狀態(tài)，并及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。再利用模擬和仿真分析對(duì)運(yùn)維管理系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，從而提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和可靠性。

從工業(yè)制造角度看，數(shù)字孿生是實(shí)現(xiàn)信息物理融合的有效手段。一方面能夠支持制造的物理世界與信息世界之間的虛實(shí)映射與雙向交互，從而形成“數(shù)據(jù)感知-實(shí)時(shí)分析-智能決策-精準(zhǔn)執(zhí)行”的實(shí)時(shí)智能閉環(huán)；另一方面能將運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境變化、突發(fā)擾動(dòng)等物理實(shí)況數(shù)據(jù)與仿真預(yù)測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析、領(lǐng)域知識(shí)等信息空間數(shù)據(jù)進(jìn)行全面交互與深度融合，從而增強(qiáng)制造的物理世界與信息世界的同步性與一致性。

可交互的 2D 組態(tài)和 3D 組態(tài)場(chǎng)景，實(shí)施全方位的數(shù)字化建設(shè)。將實(shí)體設(shè)備的實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)、歷史故障，與設(shè)備診斷知識(shí)庫(kù)相連，對(duì)實(shí)體設(shè)備展開(kāi)實(shí)時(shí)故障檢測(cè)、研判、定位、追蹤。支持低代碼完全貫穿全產(chǎn)業(yè)鏈做數(shù)字孿生產(chǎn)品，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)裝備的預(yù)測(cè)性維護(hù)與健康管理。

數(shù)字孿生鍋爐

例如，上圖 3D 可視化智慧鍋爐監(jiān)控場(chǎng)景，數(shù)字孿生鍋爐運(yùn)作流程，清晰直觀地呈現(xiàn)設(shè)備的部件組成及動(dòng)態(tài)運(yùn)作全過(guò)程。在守護(hù)鍋爐安全的同時(shí)也助力碳中和、碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。該方案結(jié)合圖撲豐富的 2D/3D 組態(tài)界面，仿真還原了鍋爐運(yùn)行的整體效果與鍋爐熱效率曲線數(shù)據(jù)展現(xiàn)，推動(dòng)使用單位提高鍋爐運(yùn)行能效。

將實(shí)體設(shè)備和孿生設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換分析，保障系統(tǒng)設(shè)備安全預(yù)警可視化、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋、風(fēng)險(xiǎn)安全監(jiān)控保障。圖撲的三維組態(tài)技術(shù)提高了工業(yè)控制的管理效率，讓工業(yè)控制的資源管理、風(fēng)險(xiǎn)管控得到很大的改善。

并疊加圖撲 HT 二維組態(tài)面板，呈現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行期間的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)。針對(duì)異常狀態(tài)選紅色字段進(jìn)行告警提示，督促用戶(hù)快速注意維護(hù)管理。支持跨部門(mén)、跨層級(jí)發(fā)起協(xié)同調(diào)度指揮，滿(mǎn)足歷史運(yùn)維可追溯，大幅度提升了業(yè)務(wù)協(xié)同效率。提升事故緊急處置效率，也為精細(xì)化、網(wǎng)格化、扁平化管理提供參考依據(jù)。

數(shù)字孿生采煤機(jī)

利用 HT 可視化圖表將采煤機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。針對(duì)采煤機(jī)故障診斷提供切實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)，加速扼殺故障的萌芽。通過(guò)地面調(diào)度室即可遠(yuǎn)程遙控操作，由此達(dá)成井下少人化作業(yè)，加大煤炭資源的開(kāi)采效率，為采煤機(jī)的高效安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

數(shù)字孿生瓦斯抽采

圖撲 HT 可視化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯抽采泵、放空管閘閥等設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控監(jiān)測(cè)。根據(jù)井下監(jiān)測(cè)到的抽采泵站工作狀態(tài)、瓦斯?jié)舛取怏w流量、工序能耗等信息通過(guò)抽采管路實(shí)時(shí)上傳到監(jiān)控設(shè)備中，提供瓦斯的精準(zhǔn)研判，為下一步科學(xué)優(yōu)化抽采設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確分析。

數(shù)字孿生倉(cāng)儲(chǔ)物流

設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)位置、裝載貨物、容器動(dòng)態(tài)、異常報(bào)警等信息。均可通過(guò) HT 3D 可視化實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的智能運(yùn)維、智能預(yù)警、智能分析、智能監(jiān)測(cè)等功能，高效集中管控，流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

碼垛機(jī)器人通過(guò)機(jī)械臂完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。機(jī)器人碼垛機(jī)可以集成在任何生產(chǎn)線中，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供智能化、機(jī)器人化、網(wǎng)絡(luò)化，可以實(shí)現(xiàn)各行業(yè)多樣化作業(yè)的碼垛物流本案例運(yùn)用了 HT 的強(qiáng)大的渲染引擎實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)碼垛機(jī)器人操作流程的精準(zhǔn)把控，高仿真機(jī)器手的擺動(dòng)過(guò)程。

鋼廠數(shù)字孿生

運(yùn)用逼真的三維模型動(dòng)畫(huà)從原料、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、物流六大流程介紹出鋼鐵煉制全過(guò)程，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)輔以關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò) HTTP 或 WebSocket 接口協(xié)議完成前后端數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)展示。

二維組態(tài)

將傳統(tǒng)的 SCADA 設(shè)備組態(tài)圖進(jìn)行進(jìn)一步美化升級(jí)，繪制出形象的設(shè)備平面圖元，將設(shè)備與設(shè)備相連，運(yùn)用帶有介質(zhì)流動(dòng) UV 動(dòng)畫(huà)效果展示出工藝走向。

在工業(yè)應(yīng)用中，數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)用價(jià)值體現(xiàn)在優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、提高效率、降低成本、改善安全管理等方面。它為工業(yè)領(lǐng)域提供了一種先進(jìn)的工具和方法，幫助企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)力，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

審核編輯 黃宇