汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台基于数字孪生、三维可视化等技术，对实体汽车制造焊接工厂的厂区建筑、焊接车间厂房、焊接生产线、重点工艺、设备、人员等进行逐级1:1还原3D建模，在虚拟的数字空间中模拟真实的生产活动，同时借助对接的实时生产数据驱动三维模型，形成虚实交互联动与过程监控。实现生产管控、设备管理、预测性维护、能源管理、信息绑定及追溯等功能。
1. 汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台构建
汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台主要包含了7 个功能模块，根据应用场景不同，分为以下3 个维度：
1.1 生产管控
生产管控是生产必备的基础功能，主要包含：订单管理、看板管理、人员管理。
1.2 数据采集
数据采集是数字化搭建的基础，主要包含：生产数据采集、设备信息采集、检测信息采集、焊点信息采集、介质信息采集。
1.3 数据处理
数据处理是实现数据交互与追溯的必要条件，主要包含：能源管理与智能照明、预测性维护、信息绑定与追溯、数字孪生、报表管理。
2. 汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台功能
2.1 生产管控
生产管控模块主要包含订单管理、看板信息、人员管理三部分内容。
2.1.1 订单管理
订单管理模块通过汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台数据接口接收ERP系统下发的生产计划，进行生产计划的维护和处理。
2.1.2 看板管理
将传统的卡片式的通知单变换为电子看板，让生产线的信息一目了然，直观表达现场设备运 行状态、工作时间、故障信息。
2.1.3人员管理
生产现场人员三维可视化管理，数字孪生系统通过对接现有的监控系统，可以直观的看到车间里的工人是否在自己的工位上，正在执行什么任务，工作效率怎么样，连续工作多长时间了，什么人在什么时候出现在了危险工作区等信息。
2.2 设备管理
2.2.1 节拍分析
汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台根据现场采集的设备数据，与规划设计的节拍时序图进行比对，分析工位节拍达成情况；显示工位时序中动作时间超过规定时序动作时间的步骤。
2.2.2 可动率统计
汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台统计现场发生、未消除、未复位以及所有引起工位停止的故障，并按照日/班/周/月时长进行降序排列；统计单次故障时长，并按照降序排列。
2.2.3 产量显示
显示单班/单日的小时产量和标准产量。
2.3 预测性维护
汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台通过对电机和机器人类设备的信息采集，结合维修维护的经验与设备原理，建立电机和机器人设备的虚拟数字孪生模型，根据设备运行过程中的数据反馈，完善数据模型和推演算法，趋近于设备实际状态；当设备反馈数据发生变化时，分析并预测设备健康状况，给出相应的维修和更换建议，保证设备稳定运行。
预测性维护功能分为两类预警，一类是警告类预警，会导致设备运转不畅，需进行排查； 第二类是危险预警，会导致设备损坏和停台，需要立即进行停机维护。
通过预测性维护，及时发现关键设备的变异情况，实现实时偏差分析进行诊断和预测，现场维修人员通过关键设备的健康诊断分析报告，提前研判并合理安排对相关设备的维护和检修工作，显著延长了关键设备的使用寿命，同时极大减少了由于关键设备突发故障造成的生产线长时间的 停台概率。还可以引入AR、MR各类智能设备，实现远程维修操作的指导和教学，从而快速提高生产维修效率。
2.4 能源管理
汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台的能源管理系统具有数据采集、数据分析、策略优化、策略下发和能源预测功能，通过节能策略的执行和控制，大数据挖掘建模，实现能源控制、管理。通过使用能源管理系统，可以实现能源管理的可视化、电能分析的图形化、数据统计 与成本的详尽分析，有效降低能源消耗、降低制 造成本的同时，极大提高产品生产效率，实现了 绿色生产。
2.4.1 能源采集
以降低能源消耗、提高能源利用效率为目标，实现水电气介质的实时监控。
通过网络的传输将每辆份车的水循环量和耗气量显示在大屏幕上。
能源管控分为数据采集、统计分析、能源报表、综合查询4 个步骤。
2.4.2 智能照明
采用智能物联网架构，将大数据、机器学习技 术应用到智能照明系统管理中，实现按时控制、多情景模式控制、照度控制、远程登录联控，全面提升能源的利用效率和智能化水平。
2.5 信息绑定及追溯
在多种车型的混线生产中，不同车辆频繁地交叉，不同车型的物料也对应地依次上线，并且需要及时、精准送料到位。汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台的车型识别系统通过射频识别技术（RFID）读取车型信息，并将信息传递到线体机器人，然后调整机器人的动作轨迹，实现对不同车型的对应工作。通过对线体内工艺的实时监控，拉动物料仓储进行实时的优化配送，最大度上减少设备循环中的等待时间。
同时，通过识别设备，将生产过程中工件的二维码信息、焊点信息、检测信息、VIN 信息、扭矩扳手信息进行绑定；通过数据融合技术将大量零散、孤立的数据信息进行整合起来，把生产信息和质量信息有机结合，为整个工厂数据的互联互通和全生产周期的信息追溯和数据分析奠定基础。
3. 小结
汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台是衔接人和物理系统之间的桥梁，是实现互联互通、人机共融的重要条件。通过汽车制造数字孪生焊接工厂智慧运维管理平台实时的数据交互，实现了虚拟环境和实际生产之间的互联，再结合人工智能和神经网络技术，并以虚拟环境中自学习的方式反向优化现实供应链，达成虚拟与现实的真正的双向互通，并通过具有学习能力的智能系统协助人员进行管理和决策。
