智慧工厂数字孪生解决方案通过对实际工厂的数字复制和仿真，利用直观的三维空间模型，沉浸式、交互式的对工厂各个环节进行管理，让工厂管理者得以摆脱传统的平面式、文字式的工厂运维管理模式，实现生产过程的优化，不仅大幅降低运维成本，而且有效提高了生产效率。

1. 智慧工厂数字孪生解决方案应用场景

在智慧工厂中，数字孪生技术可以贯穿整个工厂的全部环节，从产品的研发设计、工艺规划到加工装配、质检试验再到发货物流、售后服务等，都可以映射到虚拟空间中，实现全流程的可视化管理。

智慧工厂数字孪生解决方案中应用较多的几个场景有如下几个：

1.1 基于数字孪生的车间快速设计

借助数字孪生技术可使车间的设计工作变得快速高效，利用三维设计引擎，结合车间场地、工艺、设备等，构建车间的虚拟三维模型，可以快速完成车间的布局设计；再结合设备的动作脚本，开发相应的程序，搭建虚拟控制网络，可以实现车间的虚拟仿真，并基于实际数据进行预测、评估和优化。

1.2 基于数字孪生的产品设计

由数字孪生驱动的产品设计模式可以让设计人员在设计产品时得到近似真实的场景反馈，在产品设计阶段就对其虚拟产品进行仿真，模拟实体产品在不同环境、不同生产工况下的性能表现和运行状态，以尽可能地了解实际生产出的产品是否满足预期目标设定。数字孪生不仅大幅缩短验证反馈的时间，缩短设计周期，而且大大降低了样机试制与运行验证的成本。

这在离散型制造业尤其适用，产品种类繁多，设计任务重，但在数字孪生的虚拟环境中，产品的设计变得简单了。

1.3 产线虚拟调试

把生产线的调试映射到数字孪生中，可以突破时间空间的限制，甚至突破设备参数的限制，在现场调试之前，直接在虚拟环境下，对生产线的数字孪生模型进行机械运动、工艺仿真和电气调试，让设备在未安装之前已经完成调试。

比较典型的应用就是机器人的调试，将机器人的运动模型导入虚拟空间并进行参数绑定后就可以在虚拟空间中操作机器人，对机器人的各种动作进行控制，验证产线上机器人的动作是否满足要求，是否有安全风险等等。

1.4 工厂运行可视化

通过对工厂包括建筑在内的全部元素进行数字化建模，将工厂整体“搬到”数字空间中，并把工厂的环境系统包括空调、门禁、能耗等都进行了数据采集和数字空间绑定。就可以实现工厂的运行可视化，包括生产设备目前的状态，在加工什么订单，设备和产线的 OEE、产量、质量与能耗等。作为管理者，可以实现上帝视角的工厂漫游，结合设备的状态数字标签和环境的监控视频的数字标签，可以做到无死角虚实结合的巡视运维。

2. 智慧工厂数字孪生可视化系统功能

2.1 三维可视化

智慧工厂数字孪生可视化系统的三维可视化管理模块通过对工厂全要素1:1数字化建模，在虚拟数字空间中对实体工厂形成精准映射。同时对工厂的位置、布局、边界进行可视化数据监测；对生产进度、产品品质、设备维护、能源效率、仓库物流和安保管理等核心指标进行实时综合监测分析，实现管理区域的三维全景展示和智能管控。

2.2 环境检测

智慧工厂数字孪生可视化系统的环境检测模块通过三维建模技术，展示厂区外部环境、建筑物和内部空间结构，对空间资源利用情况进行可视化分析，确保厂区空间资源和环境状况的有效管理。

2.3 能源监测

智慧工厂数字孪生可视化系统的能源监测模块可实时监控厂区供水、排水、供气以及能源消耗等各子系统的运行状况，支持对关键指标的多维可视化分析，以及能耗趋势分析和综合评估。

2.4 智能巡检

智慧工厂数字孪生可视化系统的智能巡检模块结合视频智能分析、精确定位、智能判断技术，对工厂车间、仓库和消防设施等关键要素进行可视化巡查，同时还可以规划巡检路线，在发现警报异常情况时，智能调整周边监控视频，提高巡查效率。

2.5 预警与告警

智慧工厂数字孪生可视化系统的预警与告警模块，可实时监测厂区重要部位、人员、车辆以及警报事件等要素，当发生异常情况时，系统会自动触发预警和告警。同时支持对事故进行快速显示和定位，实时调取事件附近的监控视频，帮助管理人员提高安全管理效果。

2.6 交通管理

智慧工厂数字孪生可视化系统的交通管理模块对厂区人员、车辆通行、停车位使用、人员密集程度等进行实时监控，支持对人脸和车牌识别结果的分析判断，并对异常滞留情况进行可视化警告，协助管理者实时了解厂区通行状况。

2.7 人员管理

智慧工厂数字孪生可视化系统的人员管理模块可多维度可视化监测和关联显示车辆、人员、设备、值班信息以及日常任务等数据，直观呈现执勤区域信息和执勤人员情况，为勤务指挥调度提供信息支持。

2.8 生产数据分析

智慧工厂数字孪生可视化系统的的生产数据分析模块可对采集的数据进行多维度分析，包括计划生产量、实际产量、成品量、残品量、库存量等，对交付延迟、库存告急等情况进行可视化预警，协助管理者实时掌握生产数据。

2.9 设备维护

智慧工厂数字孪生可视化系统的设备维护模块通过精确的三维建模，真实再现各种设备，并实时监控设备的具体位置、类型、运行环境和状态等信息，支持设备运行异常实时报警和详细信息查询，帮助管理者直观了解设备运行状况。同时基于设备运行数据和预测性维护技术，系统可为设备维修和保养提供智能建议，降低设备故障率。

2.10 工艺流程监测

智慧工厂数字孪生可视化系统的工艺流程监测模块基于真实工厂生产线的模拟场景，对各工序、关键设备、运行流程等管理要素进行真实还原，监测产品生产流程、进度和交付作业流程等方面，实现全面的工艺流程监控管理。

2.11 智慧管网监控

智慧工厂数字孪生可视化系统的智慧管网监控模块对地下管线和综合管廊的位置、分布及运行状态进行智能化可视监测和全面感知，提高管理者在厂区管道全方位感知、综合预判和一体化管理的能力和效率。

2.12 仓储管理

智慧工厂数字孪生可视化系统的仓储管理模块，利用三维建模技术，展示仓库空间的外部环境、建筑物和内部空间结构，实时监测厂区仓库空间和环境状况，提高管理者对各类库房的监管效能。

2.13 物料管理

智慧工厂数字孪生可视化系统的物流管理模块通过三维建模真实再现物料堆放场景，支持设置电子围栏，对不同类型的堆存物料进行分区监测，并对混合堆放进行报警；支持详细信息查询，辅助管理者加强物料存放场地的监管力度。

2.14 物流管理

智慧工厂数字孪生可视化系统的物流管理模块可对货物运输车辆的位置、速度和运行轨迹等信息进行实时监测，实时可视化报警车辆超速、偏航等异常状况；支持查询具体车辆详细信息，实现对物流车辆的全方位运行监控。

智慧工厂数字孪生解决方案可以直观地精确复现厂区建筑和各管理要素，基于全域数据信息，建立一系列业务决策模型，实现对现状评估、过往问题诊断和未来趋势预测，为业务决策提供全面、精确的科学依据。