制造業(yè)是中國國民經濟的主體。

近年來，隨著中國制造向中國創(chuàng)造轉變、中國速度向中國質量轉變、中國產品向中國品牌轉變，大量的中國品牌轉型升級取得了一系列突破性、標志性重大成果，彰顯了中國智造的硬核實力。

中國中鐵工程裝備集團（以下簡稱中鐵裝備）深入踐行“推動中國制造向中國創(chuàng)造轉變、中國速度向中國質量轉變、中國產品向中國品牌轉變”，將企業(yè)打造成世界一流的地下工程裝備綜合服務商。

作為世界隧道掘進機行業(yè)領先企業(yè)，中鐵裝備以“振興民族工業(yè)，打造世界品牌”為使命，在過去的幾年間完成國產盾構制造產業(yè)從0到1的突破再從1到1000的躍進。

盾構機是基建中的核心裝備，作為機械、電氣、力學等多源學科的前沿技術集合體，盾構機單臺零件多達數(shù)萬個，號稱“工程機械之王”。就在十幾年之前，我國盾構機設備還依賴進口或與國外的技術合作。

中鐵裝備不僅實現(xiàn)了盾構機的國產自主化生產，還成功讓國產盾構機走出國門。

目前，中鐵裝備所生產設備出口遠至新加坡、馬來西亞等一帶一路沿線國家，并打入盾構機的發(fā)源地——法國，成功打破了國外對盾構制造業(yè)高端市場的壟斷。

與中鐵深度融合 提供數(shù)字孿生解決方案

中國制造擺脫低端化的標簽并向高端化邁進的過程中，離不開科技創(chuàng)新與數(shù)字化轉型。

數(shù)字孿生技術是工業(yè)領域虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應用融合發(fā)展的核心切入點，也是工業(yè)生產全流程一體化、智能化以及整體產業(yè)上下游統(tǒng)籌聯(lián)動所需的關鍵措施，更是企業(yè)自身實現(xiàn)降本增效、綠色生產的重要手段。

51WORLD作為數(shù)字孿生領域的頭部企業(yè)，基于多年的技術沉淀，與中鐵裝備深度融合，將數(shù)字孿生技術與盾構設計、制造、運維、培訓等環(huán)節(jié)業(yè)務進行有機結合，構建虛實融合的工業(yè)生產新型解決方案，為制造強國、數(shù)字中國建設提供有力支撐，打造技術、產品、服務和應用共同繁榮的產業(yè)發(fā)展格局。

在合作中，51WORLD與中鐵裝備以中國中鐵智能化高端裝備產業(yè)園為合作基點，以車間真實作業(yè)場景為基礎，利用數(shù)據(jù)驅動，構建盾構機全生命周期的孿生場景，打造了中鐵工程裝備工業(yè)4.0高端裝備產業(yè)園數(shù)字孿生平臺（以下簡稱中鐵數(shù)字孿生平臺）。

數(shù)字孿生是如何在盾構機實際生產、管理中發(fā)揮重要作用的？一起來看看吧～

六大亮點

全方位賦能盾構機全生命周期

中鐵數(shù)字孿生平臺整合了產區(qū)人員、車輛、設備、環(huán)境等多源數(shù)據(jù)，結合排產、備料、制造、質檢等生產環(huán)節(jié)信息，實現(xiàn)了對園區(qū)的全要素管理與產品的全生命周期管理。

平臺通過1:1高精度三維時空數(shù)字化模型，不僅高度還原中鐵智能化高端裝備產業(yè)園的全貌，還將產業(yè)園未來的施工建設藍圖一并還原。

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，保障孿生工廠實時映射

為保障孿生工廠與物理工廠映射關系的時效性，51WORLD通過自主研發(fā)的設備動作仿真領域算法接入，平滑工廠內各類別生產設備模型零構件運動軌跡，實現(xiàn)對孿生設備作業(yè)姿態(tài)的數(shù)據(jù)動態(tài)驅動，充分發(fā)揮孿生場景下工廠全視角監(jiān)管能力，突出呈現(xiàn)生產執(zhí)行中人為定義信息屬性，保障生產環(huán)節(jié)安全、穩(wěn)定推進。

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

02

物資管理，實時追蹤統(tǒng)籌生產要素

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

中鐵數(shù)字孿生平臺，基于高性能的數(shù)據(jù)采集和處理技術，實現(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品生產？通過可視化面板就能實時查看。

不止如此，管理員還可實時巡視了解中鐵園區(qū)內的電能、用水、現(xiàn)場人員、車輛分布、設備離線比例、溫度等等，統(tǒng)籌物料領取、產品發(fā)運、物資儲量、采購統(tǒng)計、倉庫信息等等。

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

把廠房里的全生產流程都搬到虛擬空間里，會一種什么樣的體驗？

中鐵數(shù)字孿生平臺對現(xiàn)實的工廠3D形態(tài)完全模擬。大到整個工廠，小到車間里每臺設備和每一個生產動作，從訂單獲取、物資齊套、 加工生產、產品質檢到倉儲物流的全生產流程都映射在數(shù)字孿生上。

▲ 產業(yè)園數(shù)字孿生廠房內部結構

比如，我們通過構建火焰切割機設備（下圖所示）模型，接入數(shù)據(jù)驅動模型，使管理者可以全視角查看設備作業(yè)姿態(tài)、動作。數(shù)據(jù)面板還會實時呈現(xiàn)設備的詳細狀態(tài)，方便管理者了解設備的作業(yè)進度。

▲ 火焰切割機設備通過數(shù)據(jù)驅動實現(xiàn)生產環(huán)節(jié)信息實時映射

知曉各個設備作業(yè)進度，就能了解整個工廠的產能與產能瓶頸，從而把控總體生產進度，降低停機時間。

04

安全預警，保證設備“無病無痛”

在高速生產的工廠中，某一臺設備的故障會打破整體生產推進計劃，重點環(huán)節(jié)設備尤其如此。

比起在設備產生故障后開展維修，提前預制設備狀態(tài)，在合適的時間進行運維則更為重要。傳統(tǒng)維修多依賴工程師的個人經驗，費時費力。

而中鐵數(shù)字孿生平臺通過對于生產數(shù)據(jù)的歸納總結，結合歷史維護記錄能夠及時對設備狀態(tài)進行判定，提醒管理員維護設備。

▲ 孿生平臺對車間以攝像頭為代表的各類IOT設備進行點位還原與信息接入

不僅如此，孿生平臺還能安全預警。

孿生平臺通過接入多源信息化系統(tǒng)與IOT設備，幫助管理者檢測設備異常。當異常信息出現(xiàn)時，平臺能夠快速做出反饋，定位異常點位并給出異常的產生原因。

05

產品數(shù)據(jù)溯源，方便遠程運維

51WORLD傾力打造的中鐵數(shù)字孿生平臺，還支持通過數(shù)據(jù)驅動實現(xiàn)產品的精細化拆分。管理者可直觀了解產品的零構件構成以及相關的生產信息。

同時平臺還能結合歷史數(shù)據(jù)完成針對具體產品的生產流程溯源，在孿生空間復現(xiàn)生產全過程設備作業(yè)姿態(tài)與參數(shù)。

當產品或者設備出現(xiàn)故障時，工程師們無需趕赴現(xiàn)場，就能遠程追溯生產數(shù)據(jù)，快速排查分析出故障的原因。

▲ 平臺對產品進行精細化拆分，還原生產過程

06

模擬預控，滿足差異化生產需求

盾構機存在著定制化特點，其制造需要根據(jù)不同的地質條件，對盾構機進行不一樣的配置。這意味著盾構機的生產設備需要兼容零構件的差異化生產。

而借助數(shù)字孿生平臺，工程師能提前根據(jù)盾構機的整體結構設計，結合物料倉儲與現(xiàn)場生產情況提前預演，優(yōu)化生產排期。

低成本、無成本試錯的預演，能幫助中鐵裝備在有限的時間里，高效地、批量化生產出定制化的產品。

▲ 設備模型通過數(shù)據(jù)驅動實現(xiàn)生產環(huán)節(jié)信息實時映射

從上述的六大產品亮點，不難看出，中鐵數(shù)字孿生平臺利用數(shù)字孿生技術全要素還原的特點，按照“廠區(qū)-車間-設備”的總體布局，以安全生產為核心，打造了“訂單獲取-生產制造-產品質檢-物流發(fā)運”的產品生產全生命周期管理孿生體系，統(tǒng)籌兼顧工廠運營過程綜合態(tài)勢與精細生產的并進管理需求。

中國的制造業(yè)在過去的三十年實現(xiàn)了巨大的飛躍。接下來，制造業(yè)將迎來新一輪的數(shù)字化、智能化升級。

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

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

審核編輯 ：李倩