1. 方案背景
对于车间的管理人员来说，偌大工厂的管理和生产安排是非常复杂的工作。如果一个工厂占地面积上万平方米，要去各车间查看生产情况，或者进行人为管理，那将是一个相当庞大的工程。即使部署了现代化、信息化的软硬件联合应用的智能制造系统，但由于系统繁多，也使得管理工作量不够全面。
究其根本原因，还是因为庞大体系下的工厂信息不透明导致的。工厂集中监控可视化管理平台的缺失，导致管理人员无法实时、全面、准确的得知各生产及相关环节的实际状况，更无法及时的进行排查及做好及时处理，这也造成了工厂管理的窘境。
如果有数字孪生虚拟出来的工厂，那么，打开系统就可以实时查看各个工厂、车间、产线、设备、物料、人员等情况。从过去一条条跑现场的车间生产线，到只要打开电脑，就能“一屏统管”整个车间的每台机器、每个参数，还能实时查看所有生产流程！这就是数字孪生工厂的魅力，帮助企业打造透明工厂。
数字孪生工厂是指按照一个实体工厂构建一个数字工厂，实现对车间场景的实时了解、分析和优化，并进一步扩展整个产品生命周期管理，帮助企业构建出新型的生产组织方式。
运用数字孪生技术，将3D建模从工厂缩小到了工作单元级别，以工作单元为基础，实现完整的数字孪生，包括3D建模、数据采集、数据建模、机理模型和机器学习模型等。
2. 数字孪生工厂系统功能
■ 基本操作功能
平台基本功能包括构建三维数字孪生工厂三维场景，并基于三维场景实景视点操作、指定路线浏览、对象定位和三维交互浏览、设备定位功能。
■ 工艺流程模拟功能
工艺流程表现，虚拟孪生工厂车间真实还原现实物理生产车间，并模拟生产过程。通过对各个生产工艺的工艺流程、设备生产关键动作进行模拟，以动画的形式进行展示，能够快速展示各个生产工序的流程，同时针对不同的工序进行深度开发，将生产数据与三维模型设备进行融合，可实现三维模型设备与现实物理生产设备的联动和控制，展示现场设备实时运行数据。
■ 实时数据显示功能
将SCADA、MES等系统系统的传感器数据与三维场景相关联，在三维传感器模型上进行实时数据展示，实现动态数据的三维可视化展示，为系统的业务管理功能提供支撑。将传感器时时回传的检测数据从数据库中读取，时时绘制在三维场景的设备工位、传感器上方，时时监控设备运行状态等，遇到超出预设值时进行警告提醒。用户通过此功能可以调阅整个数字孪生工厂的生产情况，设备安装变更情况等在三维场景中真实反映和表现。
■ 设备属性查询
在系统场景中通过点击各种对象查询其属性，包括建筑信息查询、附属设施查询、设备信息查询。能够对数字孪生工厂系统的重要设备的运行状态以及相关历史属性进行查询，了解数字孪生工厂的运行状态。
■ 监控报警数据查询
通过关联数据库，系统可以实时调阅、查询所关注区域的监控和报警数据，系统支持按照时间、区域、设备类型、及高级条件匹配组合等多种查询方式，全面贴合各阶层用户的查询需求，利于保存、更新、维护，避免了数据信息孤岛及更新维护不及时的现象，真正提升了企业信息化办公的水平，方便企业快速分析海量数据及判定走向趋势，提高了办公效率。
■ 设备告警管理功能
系统能及时对设备发生故障报警，采集报警信息，列出报警设备信息，点击报警信息能自动定位到设备处，快速查看设备的报警情况，并且在报警设备处显示醒目报警标签。
■ 设备信息可视化管理
系统提供三维数字孪生工厂的运维管理模式，实现所有独立设备与架式设备的三维建模，可以快速搜索、定位目标设备，便捷的查询设备信息、设备安装应用信息、设备归属信息、设备运维信息以及相关运行手册，运维人员无需频繁进出便可清晰掌握生产产区的资产状况。
■ 监控可视化管理
系统可以读取原有监控设备的数据，并存储和显示，可以对接环境节能系统的环境传感器，在设备监控画面上查看数据监控、记录、查询、曲线、历史数据等功能。
■ 设备实时联动可视化管理
数据采集设备实时采集对应设备运行参数，将采集到的设备运行参数推送至平台，将物理对象与虚拟对象进行映射，实现仿真软件中模型状态实时更新数据同真实设备运动一致，真正监控到智能工厂的真实运行情况。
■ 虚拟仿真反向控制设备运行参数
运维人员通过数据采集设备实时运行数据分析后，根据实际需求对现场设备进行远程参数控制，将参数指令传输到设备控制器中，真正做到数字孪生中的以虚控实目标。
3. 数字孪生工厂解决方案价值
■ 能够对工厂进行设备运行数据分析，设备故障预警与远程解决设备故障，生产过程线平衡损失工时统计分析，设备产能负荷预测，实现故障预判和及时维修。
■ 覆盖了“设备可视化、生产联动、设备监控、远程操控”等应用环节，提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据极大降低运营成本，提高工厂运转的效率与安全性。
■ 能够将数据做一个逻辑性的关联和管理，把各系统之间的壁垒打破，取消信息孤岛，实现互联互通和业务的整合，将工业化和信息化深度融合，提高工厂自动化和信息化水平。
4. 数字孪生工厂解决方案总结
数字孪生3D可视化解决方案，不仅仅是一个数据的展示作用，更重要的是交互性。基于数据采集和智能算法，同时，借助大数据可视化交互系统的赋能，不仅可以实时反映、监控生产、追溯生产数据，还能指导生产动作，进行智能决策分析，帮助企业打造一座透明化工厂。
数字孪生对数据的完整性提出了事无巨细的要求，一座数字孪生工厂，就是整个工厂的所有数据的集合，在数字孪生的赋能下，才能打造一个真正以数据为驱动的工厂。
