流程工业是指通过物理变化和化学变化进行的生产过程。主要包含石化、电力、冶金、造纸、医药、食品等行业，作为制造业的重要组成部分,是国民经济的基础产业、支柱产业。
流程工业生产过程中, 原料通过化学、物理、相变等反应或变化, 经连续加工生成新的物质。造就了流程工业物理化学反应复杂, 工序间能质流严重耦合, 性能指标影响因素众多, 生产异常和故障后果严重等特点。
但经过数十年信息化、数字化的发展，我国流程工业产业结构逐步优化，关键技术不断取得突破，对许多生产工序有了较完善的模型与控制系统。让流程工业具备了良好的数字化基础，为数字孪生技术的应用，提供了完善的基础环境。目前，流程工业数字孪生应用场景重点聚焦于提升设备管理、工厂管控和安全管理水平。
流程工业数字孪生应用场景及应用案例
1. 流程工业数字孪生应用场景1：基于数字孪生的全工厂三维可视化监控
当前以石化、钢铁、核电为代表的流程工业企业已经具备了较好的数字化基础，很多企业全面实现了对全厂设备和仪器仪表数据采集。在此基础上，多数企业涌现出对现有工厂进行三维数字化改造的需求。通过构建工厂三维几何模型，为各个设备、零部件几何模型添加信息属性，并与对应位置 IOT 数据相结合，实现全工厂行为实时监控。
1.1 数字孪生工厂三维可视化监控应用案例
某石化公司通过数字孪生、三维组态可视化技术，通过构建全工厂的数字孪生体，在虚拟空间实现了生产线的孪生对象单向、双向以及一对多的数据同步与交换，与现场生产线平行运行。最终达到了生产全局的信息集成，提升工厂可视化监控水平的目的。
1.1.1 物理空间实体建模
采用“数字化移交+正向建模”的技术方式，实现复杂结构定义及模型外观、内部结构的真实复现。
1.1.2 设备信息属性关联
关联资产设计、制造、安装、运维全生命周期数据，真实反映物理对象的性能指标和工作原理。
1.1.3 生产线流程信息可视化
动态孪生模型真实再现工艺装置的能量、质量平衡、操作条件等流程信息。
1.1.4 三维组态可视化交互分析
基于资产模型与数据服务，实现物理生产线与虚拟生产线的实时交互。
2. 流程工业数字孪生应用场景2：基于数字孪生的工艺仿真及参数调优
工艺优化是流程工业提升生产效率的最佳举措，但由于流程工业化学反应机理复杂，在生产现场进行工艺调参面临安全风险，所以工艺优化一直是流程工业的重点和难点。
基于数字孪生的工艺仿真为处理上述问题提供了解决方案，通过在虚拟空间进行工艺调参验证工艺变更的合理性，以及产生的经济效益。
数字孪生工艺仿真及参数调优应用案例
某大型制造公司通过数字孪生技术，把生产设备和制造工艺进行虚拟化呈现，通过虚拟世界的精准模拟，配以高级控制优化策略，助力真实世界的生产运营，使生产和设备状态维持最优状态，减少因参数错误、设备故障或现场操作不当等带来的生产效益损失。
3. 流程工业数字孪生应用场景3：基于实时仿真的设备深度运维管理
传统设备预测性维护往往只能预测“设备什么时间坏”，不能预测“设备哪个关键部位出现了问题”。而基于数字孪生实时仿真的设备监测将离线仿真与 IOT 实时数据结合，实现基于实时数据驱动的仿真分析，能够实时分析设备哪个位置出现了问题，并给出最佳响应决策。
数字孪生设备深度运维管理应用案例
某大型电力公司的主变压器数字孪生系统，使用数字孪生的虚拟传感器特性，可实时计算并显示出主变压器核心温度，解决了主变压器的线圈与铁芯浸泡在油箱中，无法通过安装传感器实时获取其温度的一大难题。实现了设备的深度运维管理，从而大大降低了由于核心部件超温造成重大事故的可能性。
4. 流程工业数字孪生应用场景4：基于智能仿真的设备运行优化
基于数字孪生的智能仿真诊断分析，将传统仿真技术与人工智能技术结合，极大提升了传统仿真模拟准确性。
数字孪生设备运行优化应用案例
某公司利用数字孪生优化设计鼎式机器人，实现了机器人性能提升、产品开发周期缩短、测试时间显著减少等，并达到了预测性维护的目标。
5. 流程工业数字孪生应用场景5：基于数字孪生虚拟仿真的安全操作培训
由于流程工业生产连续、设备不能停机、安全生产要求等特点，导致无法为新入职的设备管理、工厂检修等技术工程师提供实操训练环境。基于数字孪生的仿真培训为现场工程师提供了模拟操作环境，能够快速帮助工程师提升技术技能，为其真正开展实际运维工作提供基础训练。
数字孪生虚拟仿真安全操作培训应用案例
某卷烟厂，通过数字孪生技术，构建空压机设备1:1数字孪生体，再与AR技术相融合，建立了虚实混生的新型人机交互培训模式。降低企业培训成本提升企业培训安全性。
