新能源動力電池車間數字孿生管控系統檢視原始碼討論檢視歷史

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新能源動力電池車間數字孿生管控系統多氟多新能源科技有限公司成立於2010年，隸屬多氟多化工股份有限公司，是一家專注於聚合物鋰離子電池和電源解決方案技術研發、製造和銷售的高科技企業。主要生產及銷售大容量、高功率鋰離子動力電池、儲能電池、通用電池及個性化方案定製產品。產品廣泛應用於電動自行車、電動汽車、移動通訊設備、電動工具、照明設備、風光互補裝置、智能電網、智能大廈儲能及供電、調頻調峰等領域。近年來，企業全面響應國家政策號召，依託多氟多公司雄厚的資金、研發實力和先進的管理經驗，引進世界一流的技術和國內外先進設備，採用尖端技術、一流工藝和科學嚴謹的生產管理方式組織生產，推動智能製造相關項目的實施落地工作。

二、項目簡介

項目應用新一代信息技術，建立符合多氟多新能源未來智能工廠生產管控需求、功能全面、集成性高、技術先進、運行穩定的數字孿生系統，輔助車間生產管控，增強車間智能製造元素的功能及展示效果。從虛擬工廠的維度實現車間生產要素管理、生產活動計劃、生產過程控制。構建車間VR、AR軟硬件環境，藉助VR眼鏡和手柄實現在虛擬車間和工段進行VR漫遊體驗，採用模擬數據對生產過程進行展示。實現AR與二維碼系統的集成，在生產現場查看單機的生產數據、設備運行狀態、關鍵工藝參數，並藉助語音或手勢命令實現人機交互。

三、項目技術方案

項目在車間管理層加入數字孿生和生產大數據，以數字孿生為中樞將以ERP為核心的公司管理層級的軟件系統、以MES為核心的工廠級（或車間級）的軟件系統、以及生產大數據進行有效的銜接，形成以數字孿生為智能大腦的新型車間管控系統架構。

車間數字孿生主要由數據交換接口、仿真分析模型、車間信息模型組成，如圖2所示。數字孿生通過數據交換接口接收外部系統的仿真分析請求，向集成的仿真分析系統傳遞仿真分析模型和基礎數據，驅動外部仿真系統進行生產活動仿真，並將仿真分析的結果反饋給外部業務系統。數字孿生持續對仿真分析模型和車間信息模型進行完善，既向外部系統提供仿真分析功能又有自學習功能。

1. 建築和工藝設備幾何建模

項目採用三維激光掃描技術在不接觸對象的前提條件下，快速獲取物體表面包含外觀尺寸、形態特徵、顏色紋理等信息的三維點雲數據，為三維模型搭建提供數據基礎。基於三維掃描儀採集的點雲數據，結合點雲數據處理軟件和相關軟件快速構建核查關鍵區域的真實三維場景。實施效果如圖3：

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2. 數字孿生系統集成方案

數字孿生系統與MES系統集成接口採用WebService、ESB或數據庫視圖的方式，集成數據包括：訂單信息（或批次信息）、生產計劃數據、實際產量數據、質量檢測數據、生產負荷統計數據；生產線綜合效率OEE。系統與SCADA系統集成接口採用OPC-DA、OPC-UA或數據庫視圖的方式，集成的數據包括：產線運行狀態（如：正常、故障、待機、調整、維護、關機等）、設備運行狀態（如：正常、故障、待機、調整、維護、關機）、設備運行工藝參數（如電壓、電流、功率、壓力、溫度、瞬時流量、累計流量、通信狀態等）、設備運行動作數據（如：位置、路徑）、環境和能源狀態(如溫濕度、電量)。

3. 數字孿生系統應用

數字孿生系統實現生產過程仿真、生產數據可視化、生產過程監控可視化等功能，實現物理工廠與虛擬工廠的雙向真實映射與實時交互，實現物理車間、虛擬車間、車間信息化系統的全要素、全流程、全業務數據的集成和融合。實施效果如圖4：

4. VR和AR應用

項目構建VR軟硬件環境，藉助VR眼鏡和手柄走進虛擬空間，對車間和工段進行VR漫遊體驗。針對實施單機數字孿生的設備模擬其日常檢修保養過程，對員工進行技能培訓。針對單機數字孿生的設備構建AR軟硬件環境，實現AR與二維碼系統的集成，在生產現場查看單機的生產數據、設備運行狀態、關鍵工藝參數。藉助語音或手勢命令，實現人機交互。

四、項目成效

本方案從126車間智能管控的需求出發，基於數字孿生對車間管控系統的體系架構進行重構，形成基於數字孿生的新型車間管控系統。在車間孿生數據的驅動下，實現車間生產要素管理、生產活動計劃、生產過程控制等在物理車間、虛擬車間、車間信息化系統間的迭代運行。在滿足特定目標和約束的前提下，探索車間生產和管控最優的運行新模式。