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2022-10-17

小盟科普丨“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”研發(fā)設計環(huán)節(jié)應用場景:生產單元模擬

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    2021年,工業(yè)和信息化部發(fā)布“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”二十個典型應用場景,已涵蓋研發(fā)設計、生產運行、檢測監(jiān)測,倉儲物流,運營管理等環(huán)節(jié)。現(xiàn)在,小盟帶大家一起來深入了解下每一個應用場景的描述和案例。


研發(fā)設計環(huán)節(jié)應用場景:生產單元模擬

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場景描述

    在生產單元各類設備上設置5G模組或部署5G網(wǎng)關等,采集海量生產數(shù)據(jù)、設備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等實時上傳至邊緣云平臺。邊緣云平臺利用三維(3D)建模技術建設與物理生產單元對應的虛擬生產單元,實現(xiàn)生產制造狀態(tài)實時透明化、可視化。利用模型仿真、孿生共智等基于數(shù)字孿生模型的技術進行分析處理,實現(xiàn)產能預測、過程感知、轉產輔助等功能。企業(yè)可將實際的生產結果與5G虛擬生產單元的預期結果進行比對,根據(jù)比對差異對物理生產單元進行優(yōu)化,實現(xiàn)生產要素、生產工藝、生產活動的實時精準管控,確保生產穩(wěn)定高效運行。

基礎條件

    企業(yè)的物理生產單元具備較好的數(shù)字化、網(wǎng)絡化基礎,企業(yè)的數(shù)字化研發(fā)與設計、設備和系統(tǒng)運維管理等經(jīng)驗較為豐富,生產現(xiàn)場實現(xiàn)5G網(wǎng)絡覆蓋,生產設備具備5G網(wǎng)絡接入能力。


案例1

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    江西藍星星火有機硅有限公司與中國電信合作,打造“5G+智能化工”項目,實現(xiàn)了生產單元模擬場景的應用。通過5G工業(yè)網(wǎng)關、智能手環(huán)、高清攝像頭等載體對工廠里的人、機、物等多要素進行數(shù)據(jù)采集和匯聚,形成企業(yè)生產數(shù)據(jù)中心。利用數(shù)字孿生技術將生產過程中的各類實時數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)精準地映射到產線的三維模型,虛擬孿生有機硅化工產線完整地還原了物理產線;通過模擬生產工藝流程和設備生產關鍵動作,快速呈現(xiàn)生產狀態(tài);將采集的數(shù)據(jù)與三維模型數(shù)據(jù)進行融合,實現(xiàn)虛擬設備與物理設備的聯(lián)動控制、靜態(tài)數(shù)據(jù)查詢和運行狀態(tài)實時展示。項目投入運行后,星火有機硅生產管理成本降低20%。


案例2

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    陜西聲威建材集團有限公司與中國聯(lián)通合作,開展5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“水泥行業(yè)皮帶無人值守數(shù)字孿生系統(tǒng)”項目建設,實現(xiàn)了生產單元模擬場景的應用。綜合利用多個傳感器和多光譜偏振光+可見光攝像頭進行數(shù)據(jù)采集,通過5G網(wǎng)絡將水泥生產線映射到數(shù)字空間。利用時空信息重構技術和運營商統(tǒng)一授時技術,建立數(shù)字孿生皮帶無人值守系統(tǒng),實現(xiàn)速度、產量等生產狀態(tài)的動態(tài)感知。基于人工智能等技術對數(shù)字孿生皮帶進行實時分析處理,實現(xiàn)了礦料運輸?shù)闹悄芸刂啤⒆詣蛹m偏、AI異常監(jiān)控、風險智能分析和分級告警等功能,保證產線生產、設備和人員安全,以及水泥礦料輸送智能化監(jiān)管和精細化生產,實現(xiàn)提質、增效、節(jié)能、降耗,礦料工序能耗降低13%,生產效率提升30%,生產成本降低12%。


案例3

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    招商港口與中國移動合作,開展了“5G媽灣智慧港口”項目建設,實現(xiàn)了生產單元模擬場景的應用。通過采集港口集卡、岸橋、場橋、船舶和集裝箱等時空數(shù)據(jù),搭建碼頭全要素場景平臺和1:1數(shù)字孿生體,利用5G網(wǎng)絡實現(xiàn)虛擬世界與物理世界的同步感知、運行規(guī)律和物理屬性的同步更新。采用數(shù)字孿生、北斗定位等技術建立港口生產管理的模擬仿真系統(tǒng),通過預演未來作業(yè),幫助碼頭在生產作業(yè)開始前對生產計劃進行驗證和評估;通過對接現(xiàn)場設備定位系統(tǒng),實時獲取、動態(tài)展示設備當前位置,對生產設備運行及作業(yè)執(zhí)行情況進行全局把控;通過回放歷史作業(yè),分析和診斷生產作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題,為算法調優(yōu)、指令調度提供依據(jù)。通過對港口生產進行預演、實操和復盤,實現(xiàn)了媽灣智慧港生產最優(yōu)化。項目運行后,港口綜合作業(yè)效率提升30%以上。


案例4

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    雅戈爾服裝制造有限公司與中國聯(lián)通合作,開展了“5G+數(shù)字孿生”項目建設,實現(xiàn)了生產單元模擬場景的應用。基于數(shù)字孿生技術,在地理信息、物理信息、運行邏輯上1:1虛擬還原了雅戈爾西服工廠,通過數(shù)采模塊對縫紉機實時數(shù)據(jù)(如縫紉機的啟停、速度、故障等)、AGV狀態(tài)信息(位置、速度、配送物料等)以及巡檢機器人的位置和檢測結果等進行采集,利用5G網(wǎng)絡上傳至數(shù)字孿生系統(tǒng)。通過系統(tǒng)對生產現(xiàn)場特別是移動設備實時生產運行狀態(tài)的監(jiān)測、分析和報警,能夠直觀、可視化地遠程掌握工廠生產、物流、設備等全局信息,解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)因信息抽象、點狀、斷點而導致的決策滯后和工廠異常處理不及時等問題,提高了工廠管理層的決策效率及車間層的執(zhí)行效率,生產效率提升25%,訂單交付周期縮短10%。


案例5

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    杭州老板電器股份有限公司與中國移動合作,開展“老板電器5G無人工廠”項目建設,實現(xiàn)了生產單元模擬場景的應用。通過5G工業(yè)網(wǎng)關實時上傳海量生產數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)數(shù)據(jù),實現(xiàn)對廠房內工藝流程和布局的數(shù)字化建模,利用5G網(wǎng)絡實時呈現(xiàn)車間內12條產線生產狀態(tài)和65輛AGV位置信息。當產量即將低于標準值或影響其他生產環(huán)節(jié)時,平臺可自動定位異常設備,進行彈窗預警,實現(xiàn)資源協(xié)同。通過數(shù)字孿生平臺,實時掌握物流效率、設備負荷、瓶頸節(jié)點等關鍵信息,有效提升了工廠運作過程中生產效率和自動化水平。



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