數(shù)字孿生與智慧工廠是一種完美的融合，通過對工廠的整體和設(shè)備進(jìn)行三維建模，可以讓真實(shí)工廠和虛擬工廠相互對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時同步。
數(shù)字孿生具體如何高效地為智慧工廠賦能?在弄清楚這個問題之前，我們首先需要了解什么是數(shù)字孿生：
數(shù)字孿生是一種能將物理實(shí)體和虛擬模型精準(zhǔn)對應(yīng)，實(shí)時同步二者數(shù)據(jù)的技術(shù)。通過對物理對象進(jìn)行全面的數(shù)字化映射，構(gòu)建出虛擬副本。這樣，就可以在虛擬空間中模擬、分析和預(yù)測物理實(shí)體的行為與狀態(tài)，為優(yōu)化決策、提升效率、降低成本等提供幫助。
了解完數(shù)字孿生，再來看下它在智慧工廠中的作用：
一、產(chǎn)線監(jiān)測
數(shù)字孿生可以給智慧工廠帶來一種全新的產(chǎn)線監(jiān)測方式。對真實(shí)生產(chǎn)線上的每一臺設(shè)備進(jìn)行三維建模，可使真實(shí)生產(chǎn)線與虛擬生產(chǎn)線實(shí)時同步。真實(shí)的生產(chǎn)設(shè)備是依靠PLC驅(qū)動來完成既定動作，通過采集PLC的數(shù)據(jù)，就能驅(qū)動虛擬環(huán)境下對應(yīng)的設(shè)備模型做出同樣的動作，讓真實(shí)設(shè)備和虛擬設(shè)備實(shí)時聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的實(shí)時監(jiān)控。
這樣一來，監(jiān)控人員不必前往車間巡查，只需坐在控制室的大屏幕前，查看虛擬的生產(chǎn)線，就能清楚地了解真實(shí)車間的工作狀態(tài)。并且，借助數(shù)字孿生場景中虛擬生產(chǎn)線的三維可視化效果，還能更全面、細(xì)致地把握真實(shí)生產(chǎn)線的實(shí)際情況。
二、能耗管理
智慧工廠的系統(tǒng)具備強(qiáng)大的整合能力，能對整個車間的各種生產(chǎn)消耗和排放數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整合。在數(shù)字孿生場景中，管理者可以看到水電氣等能耗綜合數(shù)據(jù)報(bào)表。通過報(bào)表，管理者能對成本情況一清二楚，更合理地制定能耗控制策略，優(yōu)化資源配置。
三、設(shè)備管理
有了設(shè)備的數(shù)字孿生模型，管理者就可以實(shí)時監(jiān)測工廠的每一臺設(shè)備。大到一臺機(jī)床，小到一個零部件，都可以通過三維可視化的方式展現(xiàn)出來。
數(shù)字孿生技術(shù)還支持對設(shè)備進(jìn)行虛擬調(diào)試。通過將生產(chǎn)線的調(diào)試映射到數(shù)字孿生中，可突破時間、空間的限制。在開展現(xiàn)場調(diào)試前，直接在虛擬環(huán)境下操作，針對生產(chǎn)線的數(shù)字孿生模型進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動、工藝仿真和電氣調(diào)試，使設(shè)備在尚未安裝之前就能完成調(diào)試工作。
以機(jī)器人調(diào)試為例，這是比較典型的應(yīng)用場景。把機(jī)器人的運(yùn)動模型導(dǎo)入到虛擬空間，完成參數(shù)綁定后，就能在虛擬空間中操控機(jī)器人，對其各種動作加以控制。以此驗(yàn)證產(chǎn)線上機(jī)器人的動作是否符合要求，是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)等。
四、人員管理
通過將人員定位和業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入孿生場景，可以直觀地看到車間工人的位置、執(zhí)行任務(wù)情況、任務(wù)內(nèi)容、工作時長、工作效率等相關(guān)信息。
當(dāng)某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)人手不足，而其他環(huán)節(jié)的人員相對空閑時，管理者可通過數(shù)字孿生模型呈現(xiàn)的信息進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)度，保障各個崗位都能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，防止出現(xiàn)人員閑置或者過度忙碌這類不均衡的狀態(tài)。
五、運(yùn)維管理
管理人員可以通過數(shù)字孿生場景，直觀地查看產(chǎn)線的工作狀態(tài)報(bào)告。該報(bào)告可清晰地列出各種情況，比如設(shè)備排產(chǎn)是否飽滿，工序是否存在堆積，加工單元有無閑置，哪里容易出現(xiàn)交通擁堵等，對生產(chǎn)線進(jìn)行高效地運(yùn)維管理。
數(shù)字孿生從多個維度為智慧工廠的運(yùn)行提供了有力的技術(shù)支持。在制造業(yè)致力于追求更高效率、更高質(zhì)量、更低成本和更強(qiáng)適應(yīng)性的大背景下，數(shù)字孿生給智慧工廠的發(fā)展帶來了更多的可能。