智能设备数字孪生应用 课件 24、智能制造的核心价值、关键技术及案例

智能设备的数字孪生授课教师：卞化梅数字孪生赋能智能制造的核心价值6.3课前思考请同学们思考：智能工厂的标准有哪些？6.3数字孪生赋能智能制造的核心价值围绕制造业数字化转型，数字孪生技术应用帮助生产制造企业优化产品生产制造流程，通过满足制造业企业的生产需求，制定全方位数字孪生服务，形成生产流程可视化、生产工艺可预测优化、远程监控与故障诊断在生产管控中高度集成，提升企业生产质量，提高对生产制造的管控水平。6.3.1实现生产流程可视化提高生产管控智能工厂是以数字化技术为基础的工厂管理模式，其核心是数字化生产流程、智能化设备和实时数据监测。可视化技术可以将工厂内的物理设备和生产流程等信息呈现为逼真的三维图像，更好地支持工厂的管理和决策。提高生产管控实时监测设备状态可视化技术可以在数字孪生模型中实现对设备的实时状态监测。一旦发现设备出现故障或异常，管理者可以在虚拟场景中检查原因以及进行维修操作。这可以有效降低生产停留时间和管理成本，并提高生产效率和客户满意度。虚拟仿真进行虚拟仿真，在三维可视化数字孪生模型中，工厂管理者可以对生产流程和工艺进行虚拟仿真和实验，使生产流程更加优化和高效，减少生产成本，并有效降低产品开发时间。生产过程可视化可视化技术可以将生产过程可视化，以及实施实时监测。这样可以更好地组织和调配生产过程，并及时发现生产过程中的瓶颈，提高工厂的生产效率和产品质量。6.3数字孪生赋能智能制造的核心价值智能工厂可视化技术主要应用6.3数字孪生赋能智能制造的核心价值6.3.2建设企业数字业务化降本增效数字化转型实现数据驱动决策。通过数字化管理，整合企业内外部数据，企业可以更深入洞察自身的经营、管理情况，一方面可以促进流程优化，另一方面可以驱动智能化决策。通过数字化转型，完成企业由个人经验到智能决策的转变，提升决策的质量和效率。降本增效6.3数字孪生赋能智能制造的核心价值6.3.3打造高度协同生产制造价值链释放价值数字孪生技术促进上下游企业间数据集成和端到端汇聚，打造高度协同的上下游企业间生产制造链条，优化资源配置，提高企业效率，协同研发制造，推动企业释放更大的增值。释放价值6.3数字孪生赋能智能制造的核心价值转型升级数字孪生深入设计、生产、物流、服务等活动环节，贯穿产品的全生命周期，渗透到设备、车间、企业、产业链各个层级应用，创造以产业升级、业务创新、全数字化个性化定制为导向的新的运营模式。摆脱旧商业模式束缚，触发新型生产模式和商业模式的演进，助力企业升级改造，为传统制造转型升级赋能。6.3.4构筑数字孪生运营模式赋能转型升级智能制造孪生的关键技术6.46.4智能制造数字孪生的关键技术1.模型和数据来源产品生态系统

供应链

2.产品、生态系统、供应链数字孪生的关系三个相对独立、又互相关联的数字孪生系统6.4智能制造数字孪生的关键技术3.产品数字孪生系统设计阶段制造阶段

使用和运维阶段

4.生产系统数字孪生系统●生产系统的定义：生产系统是将原材料变为产品，它是信息、能量流和物流相交汇的系统。●生产系统的全生命周期:规划与设计阶段、施工建造阶段、运营与维护阶段、报废或者回收阶段。●生产系统的数字模型中三维几何模型：厂房（车间）基础设施模型、生产线设备模型、物流设施模型等。6.4智能制造数字孪生的关键技术生态系统规划过程的数字孪生生产系统运行过程的数字孪生

4.生产系统数字孪生系统厂房（车间）基础设施模型生产线设备模型物流设施模型生产过程的核心：通过协调管理企业的人员、设备、物料和能源等资源，把原材料或零件转化为产品的活动。6.4智能制造数字孪生的关键技术请同学们思考：多源异构数据集成技术的特点？6.4智能制造数字孪生的关键技术6.4.1多源异构数据集成技术多源异构数据集成是指将来自不同数据源、不同数据格式、不同数据结构的数据进行整合、清洗、转换、映射等操作，以满足特定的应用需求。这种数据集成面临着数据质量、数据安全、数据一致性、数据冲突等挑战，需要采用多种技术手段来解决。其中包括数据抽取、数据清洗、数据转换、数据映射、数据匹配、数据融合、数据存储等方面的技术。6.4智能制造数字孪生的关键技术请同学们思考：多模型构建及互操作技术的特点？6.4智能制造数字孪生的关键技术多模型构建互操作技术数字孪生中的互操作是指数字孪生中的物理对象和数字空间可以双向映射、动态交互和连接，数字孪生具有将物理实体映射到各种数字模型的能力，并且具有在不同数字模型之间相互转换和融合的能力。建模型组装模型模型融合模型验证模型校正模型管理6.4智能制造数字孪生的关键技术请同学们思考：多动态高实时交互技术各自的特点？6.4智能制造数字孪生的关键技术多动态高实时生产流程

实时监控

预测和预警机制

数据分析

自主学习技术交互技术通过人机交互界面来真实仿真的过程，使得操作员能够直观感受到设备运行和生产效果，从而让操作员能更好的掌握生产知识和技能，提高生产效率。应用场景6.5课前思考请同学们讨论：完成其中一个应用场景，并汇报。6.5应用场景6.5.1设备的实时监控和故障诊断在智能制造行业中设备状态监测与故障诊断技术是一种通过使用传感器、数据分析和算法等手段对设备的运行状态进行实时监测、故障诊断和预测的技术。6.5应用场景6.5.2设备工艺培训设备是各项劳动过程中工艺和设备的合成，完成一项产品所必备的条件。在工艺过程中用于产品零件，部件或者组合件的制造以及产品装配，精整，试验等所有工作机器，机床和装置。6.5应用场景6.5.3设备全生命周期管理设备全生命周期管理涵盖了资产管理和设备管理双重概念，它包含了资产和设备管理的全过程，从投入期、产出期、衰退期一系列过程，包括了设备管理，也渗透了全过程的价值变动过程。6.5应用场景6.5.4设备远程运维数探索基于工业设备现场复杂环境下的预测性维护与远程运维管理，通过收集智能设备产生的原始信息，经过后台的数据积累，以及专家库、知识库的叠加复用，进行数据挖掘和智能分析。6.5应用场景6.5.5工厂实时状态监控通过车间实体与虚体的双向真实映射与实时交互，在数据模型的驱动下，实现设备监控、生产要素、生产活动计划、生产过程等虚体的同步运行。典型案例6.6课前思考

请同学们讨论：完成其中一个典型案例，并汇报。应用背景为加强医药集团总部为具体业务管控力度和提高生产的整体灵活性6.6典型案例应用成效生产效率提高20%；通过资源优化，运营成本降低20%方案简介实现数字孪生体与实时生产过程管控、设备运行状态管控、过程质量管控和物料管控同步6.6.1数字孪生助力医药生产制造异地协同管控应用背景随着全球能源需求的不断增长，新能源装备制造产业也在迅速发展6.6典型案例应用成效目前经过项目实施已实现了新能源锂电池生产装备的智能化升级方案简介本项目实现了人－产品－设备－数据之间互联互通和全方位集成与贯通6.6.2数字孪生助力新能源装备制造智能化升级6.6.3数字孪生助力汽车制造全流程数字化管理汽车组成：机舱前地板（机舱和前地板合称机舱前地板）、后地板、左右侧围、顶盖、五门一盖。打通汽车制造焊接和总装车间中物料、产品、设备、产线等每一个环节的信息瓶颈，将汽车车间中的数据在信息空间进行全要素重建，构建物理实体信息虚体生产线融合映射交互制造，实现远程现场巡检。6.6典型案例

方案简介6.6典型案例冲压冲压是指通过对板材、带材、管材、型材等施加外力，形成和加工所需形状和尺寸的工件或冲压件的方法涂装当冲压车间的车体冲压件在焊装车间焊接合拼后，白车身就要进入喷漆焊装零散的车体会被运往焊装车间，经过焊接，拼接成一个完整的白车身6.6.3数字孪生助力汽车制造全流程数字化管理总装总装是指将已经焊接好的车身、发动机、变速器等各种零部件进行组装和调试的过程6.6.3数字孪生助力汽车制造全流程数字化管理通过数字孪生进行生产线可视化工艺仿真，能够对关键设备的健康状况进行管理，对车间能耗进行多维分析与