数字孪生技术及其在智能制造领域的应用

数字孪生的定义

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赛博空间的交互映射。数字孪生以多维虚拟模型和融合数据双驱动，通过虚实闭环交互，来实现监控、仿真、预测、优化等实际功能服务和应用需求。

工业数字孪生是以数据与模型的集成融合为核心的新模式，通过在数字空间实时构建物理对象（包括资产、行为、过程等）的精准数字化映射，基于分析预测形成最佳综合决策，实现工业全业务流程的闭环优化。

数字孪生的发展

2009年，美国国防部提出“机身数字孪生”的概念，将数字孪生用于航空航天飞行器的维护。另外，通过飞行器身上的传感器，相关实验室还能收集到飞行器的飞行数据，用于后续研究。2012年，NASA发布了一项“建模、仿真、信息技术和处理”路线图，数字孪生开始被更多人了解。此后数年，数字孪生一直被美国空军所看好。2015年通用电气推出数字化风电场，把数字孪生技术推向商用。2017年后，更多国际巨头先后涉足数字孪生技术。

在国内，数字孪生作为数字经济及产业元宇宙发展的重要抓手，近年来受到广泛关注。且随着相关政策环境优化、技术演进以及行业标准和体系逐步成熟，数字孪生应用场景广度和深度也在进一步拓展，行业市场规模迅速增长，广泛应用于钢铁、交通、电力等行业。目前，国内应用数字孪生最深入、研究最热的是智能制造领域。

数字孪生在智能制造领域的应用

数字孪生技术在智能制造领域的应用正在助力工厂实现全流程可视化运维管理，精确定位效率瓶颈，驱动工厂降本增效。以宝武马钢智控中心项目为例，中心投入运营后从全维度提升工厂的智能化水平和软实力，为热轧产能提升15%，成本下降10%，质量提升10%提供强有力保障。

1、设备运转状态3D可视化

以生产线采集的实时生产数据为基础，结合产线生产执行部件的实时位置与速度，并驱动3D虚拟对象与生产现场实时同步，实现产线设备运转状态的实时映射和可视化。

金恒博远助力南钢建设的数字孪生工厂

2、生产预警与报警可视化

基于实时监控数据，对生产过程和设备等相关重要报警信息进行实时映射和可视化，如设备故障、设备参数异常、应急事故等，报警形式包括文字、图片、语音、视频等。

3、安全生产运营管理

打造安全管理管控平台，实时接入并呈现重大危险源物联网监测数据、有毒有害气实时监测及预警等系统数据，结合数字孪生产线进行紧急调控。当发生重大事故时，生产管控可视化端自动切换至应急模式，进行应急事件报警，并自动调取事故位置监控视频和应急处置预案，协助应急处置流程和决策。

4、能源管控

打造能源管控数字化系统，帮助企业实现可视化精细监测、调度、分析生产各环节的能源消耗和碳排放，并通过数据分析和优化，为企业改进生产方法、降低消耗提供依据，助力企业实现高效运作和节能减排。

5、知识传承

较为传统的制造运营部门往往拥有流程制度和大量沉淀了机构知识的员工。关键人员流失长期以来一直是中小企业的一大难题，数字孪生可在出现问题之前将企业知识数字化，确保企业重要知识资料的连续性。采用数字孪生技术可以为企业打造一套能再现真实生产场景，且能够将高技能工人、高级工匠的积累的实践经验、“绝活”、“绝技”等融入其中的沉浸式、交互式虚拟培训系统和数字资料库，有效助力企业的技术、技能保存与传承。

近年来，钢铁行业的智能制造工作开展的如火如荼，智能制造已成为钢企提质、降本、增效的重要引擎。金恒博远凭借自身对钢铁行业智能制造升级关键诉求的洞察，和数字孪生、工业元宇宙等方面的深厚技术积累，深度参与了行业多个智能制造重大项目，正在逐步成长为助力钢企加速转型的领军数智力量，为钢铁企业提升信息化、智能化、数字化运营水平提供专业技术支撑！

北京金恒博远科技股份有限公司

关于金恒博远

金恒博远2008年成立于北京，公司十几年来始终坚持自主创新，拥有完全自主研发的复杂流程工业工艺控制核心系统，是国家高新技术企业、北京市“专精特新”企业和双软认证企业。

公司聚焦数字孪生、人工智能等前沿科技，结合边缘计算、5G通讯、大数据分析、VR/AR/MR等先进手段，为冶金、机械、电力、轨道交通等行业提供数字化工厂、仿真教育培训、仿真安全生产培训、技能大赛等产品与服务。