卷烟厂烟丝仓库数字孪生系统采用数字孪生技术，对烟丝仓库库区环境、生产设备等全要素进行数字化建模，再集成融合WMS、WCS、集控系统、ERP、MDM等多源异构业务系统数据，实现物理空间与虚拟空间的交互映射，进而实现对仓库的可视化管理，达到库区数字化、排产计划智能化、仓储规划智能化、设备全生命周期智能监控等目标。
1. 卷烟厂烟丝仓库数字孪生系统架构
卷烟厂烟丝仓库数字孪生系统架构包括数据采集、数据存储、服务层、数据通信层、展现层和访问层。
（1）底层用于数据采集并存储，通过传感器实时采集设备状态数据并上传到数据库。其中包括对堆垛机、输送机、码垛机、清扫机器人等设备的数据采集和存储。
（2）软件层的WMS将关键节点数据存储到数据库中，包括任务状态的改变、关键站台的射频识别（RFID）读写。WCS将过程日志写入文件系统中。
（3）服务层提供集成服务。系统根据设备机理模型和数据模型，结合不同算法，分析数据，将数据拆分成不同模块，建立与数字孪生模型层的任务分析、任务统计、库存管理、故障预警、生产仿真等以及各类模型的映射关系。不同的展示终端(如计算机、手机、大屏等)通过调用不同协议(Restful API或 Websocket)的接口获取业务服务层相关数据，以产品全生命周期的真实数据为基础，将人、机、料、法、环等真实运营场景通过3D建模实时虚拟仿真，实时K远程管控，达到实体信息、经营管理、流程数据的无缝结合，从而将仿真图像展现给用户。
2. 卷烟厂烟丝库数字孪生系统的主要功能
2.1 库区数字化
在充分考虑库区信息流的设计制造基础上，通过建立生产模型和仿真软件，构建面向烟丝存储和周转的库区数字化孪生系统。首先，采用仿真软件，建立数字仿真模型，对孪生体的特征要素进行编码。烟丝库主要设备包括物流输送机、翻箱机、堆垛机、装箱机等。特征要素包括各设备的运行状态、数量、规格等一系列信息。各类代码设计应具备完整性、唯一性、可识别性。其次，设计输出的信息和相关图纸应涵盖库区的所有信息，可反映烟丝库整个流程的所有信息。最后，设计应配备相应的接口软件。
库区数字化可实现以下功能：
（1）模型支持设定管控区域、管控维度，可进行不同区域、不同视角的自由切换，使用户可以通过3D模型直观、便捷地掌握烟丝库各区域的情况。
（2）能够以3D模型的形式查看各个设备的生产及运行状态，包括当前生产进度、设备报警状态、设备健康度、工艺参数等。
（3）接入重点区域监控画面，结合智能视频分析技术，进行实时监控及监控结果呈现，对可能发生的异常进行标定预防，对异常行为进行标记并自动报警。
（4）接入各牌号库存量、日计划进度、月计划进度、原辅料库存、库区能耗等生产看板中的核心指标，并对异常指标进行标定及报警，同时支持跳转到生产看板页面查看深度的指标分析。
2.2 排产计划智能化
根据产品生命周期管理(PLM)，对ERP系统进行分解，并对原数据中心进行重新定义和赋值，以实现工艺特征的匹配。MES根据计划需求、设备状态、人员配置、烟丝货位开展自动分析，完成计划分解下达；同时，根据计划内容自动完成调度任务，确保烟丝库各个工序高效、安全、流畅。数字孪生系统针对MES功能产生的智能排产、滚动排产计划，在下发集控等系统前实现产前验证，以确保下发集控后计划的有效性，从而加强烟丝库排产计划的智能化。
2.3 仓储规划智能化
仓储规划包括库内整体布局、库内储存空间布局、作业流程规划等方面，是物流规划中的重要模块，隶属WMS功能。在作业效率的高低、能否实现便利性和数据准确性两全、货物保管质量好坏、未来能实现什么功能等诸多方面，仓储规划都起到基础性的作用。借助数字孪生技术，在烟丝库构建的基于仓库空间数据和设施数据的仓库立体虚拟模型可立体仿真展现库区环境、库内布局、建筑结构以及独立设备，并可进行任意角度的调整及场景切换。同时，该模型可模拟物资、人员和物料搬运设备的移动，实现了通过仓库存储实体大小、数量以及存储特性等数据，构建最优仓储规划布局，以提高空间利用率和作业效率的目的。该设计为未来智慧化仓储的建设奠定了坚实的基础。
2.4 设备全生命周期智能监控
（1）建立设备健康评估模型，以实现设备实时监控预警、设备预防性维护、设备远程运维等服务。设备健康评估模型的建立主要通过采用各种监测、分析和判断方法，结合设备的历史状态、运行条件和实时运行情况等数据来实现。
（2）搭建设备立体三维模型，对设备形状、设备原件、设备参数以及独立设备插件进行立体仿真，并可进行任意角度的调整及场景切换，使设备管理信息更加全面化、设备更加立体化。同时，将建模好的设备纳入数字孪生平台进行统一信息化管理和维护，大幅度提高设备管理的可识别、可追踪。其中的重点是通过对设备故障的预测，实现设备的预测性维护，以及设备维护周期的个性化、智能化调整。
（3）通过数字孪生系统，可对作业区进行24h在线实时健康状态监控、负载率信息分析等，更宏观地对生产资源进行调度和健康状态评估、预测，从而制定保养维护方案，提升生产能力。
卷烟厂烟丝仓库数字孪生系统通过对库存量、物料分布等数据进行实时同步映射，反映设备的生命周期，在线实时监控设备的运行状况、磨损情况，实现了可视化、透明化管理， 减少了故障次数和处理时间，提高了烟丝库的运行效率， 保障了产品工艺质。
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