數(shù)字孿生技術(shù)如何助力制造業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)

1、 數(shù)字孿生技術(shù)如何助力制造業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)？ 轉(zhuǎn)載自微信公眾號：ccid-2014疫情期間，在全國眾多企業(yè)面臨勞動力短缺等經(jīng)營困境，難以穩(wěn)步實現(xiàn)復(fù)工復(fù)產(chǎn)的情況下，數(shù)字孿生技術(shù)能做些什么？12月，新冠肺炎疫情爆發(fā)于湖北武漢，并蔓延至全國，迅速發(fā)展成為我國實體經(jīng)濟的“黑天鵝”，短期內(nèi)對我國經(jīng)濟造成了不可以避免的影響。為熨平此次經(jīng)濟波動，各政府部門紛紛出臺相關(guān)政策，在打好疫情防控阻擊戰(zhàn)的同時，為企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)保駕護航。在新冠肺炎疫情防控關(guān)鍵時期，全國眾多企業(yè)面臨勞動力短缺等經(jīng)營困境，難以穩(wěn)步實現(xiàn)復(fù)工復(fù)產(chǎn)。數(shù)字孿生作為實現(xiàn)物理空間和賽博空間交互映射的一項通用賦能技術(shù)，將在推動制造企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)進程中發(fā)揮積極作用

2、。01數(shù)字孿生助力制造企業(yè)有序復(fù)工復(fù)產(chǎn)疫情防控期間，諸多制造企業(yè)因受原材料不足、用工短缺等問題的困擾，難以迅速復(fù)工復(fù)產(chǎn)，而采用數(shù)字孿生技術(shù)可以在研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理等方面重組原有業(yè)務(wù)流程，優(yōu)化企業(yè)資源配置，提高企業(yè)經(jīng)營效率。提升產(chǎn)品全生命周期管理水平一是實現(xiàn)研發(fā)協(xié)同，聯(lián)合研發(fā)、生產(chǎn)和采銷等部門在賽博空間構(gòu)建產(chǎn)品數(shù)字孿生體，多物理場、多維度模擬展示產(chǎn)品在物理空間中的狀態(tài)變化，完成產(chǎn)品外觀、結(jié)構(gòu)、裝配等設(shè)計，避免線下聚集辦公，縮短產(chǎn)品上市周期。二是實現(xiàn)工藝優(yōu)化，將產(chǎn)品生產(chǎn)過程中涉及到的機器設(shè)備、工作環(huán)境、工藝原理等要素映射到賽博空間進行仿真測試，并在線上完成工藝優(yōu)化，形成生產(chǎn)工藝可行性報告

3、，降低產(chǎn)品工藝迭代成本。三是實現(xiàn)產(chǎn)能調(diào)配，通過在賽博空間中模擬工廠布局、物料流動、機器產(chǎn)能等，結(jié)合產(chǎn)品需求，確定合理工廠布局、物流策略和生產(chǎn)計劃，降低接觸傳染風(fēng)險，提高對市場的適應(yīng)能力。提高企業(yè)生產(chǎn)智能化水平一是提高機器設(shè)備智能化水平，實時采集機器設(shè)備的變形程度、刀具軌跡、溫度等數(shù)據(jù)，并動態(tài)更新賽博空間中機器設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過設(shè)立數(shù)據(jù)閾值評估設(shè)備狀態(tài)，減少人為檢查頻次，實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性維護。二是提高制造車間柔性化水平，整合企業(yè)的人員、機器、物料、環(huán)境等生產(chǎn)要素并構(gòu)建獨立的數(shù)字孿生體，分析產(chǎn)品生產(chǎn)所需設(shè)備、環(huán)境、時間等，在賽博空間搭建虛擬車間，實現(xiàn)產(chǎn)線布置、產(chǎn)能分配的線上調(diào)整，提高車間柔性化水平

4、。三是提高產(chǎn)品質(zhì)量管理水平，根據(jù)以產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立的數(shù)字孿生體模型，對有質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品進行溯源檢查，排查產(chǎn)品材料、加工等環(huán)節(jié)的漏洞并補全，減少質(zhì)檢部門現(xiàn)場操作時間，強化產(chǎn)品質(zhì)量保障體系。提高員工健康管理水平一是動態(tài)監(jiān)測員工生理特征，通過員工智能手環(huán)等可穿戴智能化設(shè)備，動態(tài)采集、監(jiān)測員工的體溫、血氧飽和度等生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，建立員工健康數(shù)字孿生體模型，及時發(fā)現(xiàn)員工健康問題，及時排查密切接觸人群，減少交叉感染帶來的危害。二是準(zhǔn)確記錄員工行為軌跡，通過員工手機等設(shè)備，實時采取員工工作期間的位置信息，必要時征得員工同意，采集員工全天的位置信息，結(jié)合全國新冠肺炎確診地圖，實現(xiàn)員工分級分類管理，提

5、高員工健康管理水平，并防止疫情擴散。02當(dāng)前存在的問題當(dāng)前，我國數(shù)字孿生的應(yīng)用范圍正迅速擴展，但在應(yīng)用推廣過程，數(shù)字孿生存在的問題也在日漸凸顯，主要集中在專用模型供給能力不足、數(shù)據(jù)支撐能力不足、安全問題突出等方面。專用數(shù)字孿生模型供給能力較差從行業(yè)看，制造業(yè)是一個極其龐大的領(lǐng)域，涵蓋了30個大類行業(yè)、191個中類行業(yè)、525個小類行業(yè)。由于涉及的行業(yè)、領(lǐng)域眾多，不同行業(yè)及領(lǐng)域的企業(yè)的運轉(zhuǎn)邏輯千差萬別。從環(huán)節(jié)看，在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、運維維護等環(huán)節(jié)，關(guān)注的重點領(lǐng)域和解決的問題各不相同，需要構(gòu)建專用的數(shù)字孿生模型。然而，我國制造企業(yè)，尤其是中小型企業(yè)，由于資金有限，難以投入大量的人力

6、物力，對特定細分行業(yè)及環(huán)節(jié)的知識經(jīng)驗、工業(yè)機理、運轉(zhuǎn)邏輯進行系統(tǒng)梳理，整合構(gòu)建出獨屬于特定場景的專用數(shù)字孿生模型，專用數(shù)字孿生模型較為缺乏。數(shù)字孿生數(shù)據(jù)支撐能力不足從數(shù)據(jù)采集來看，我國中小型制造企業(yè)的數(shù)字化水平普遍不高，生產(chǎn)設(shè)備沒有完成數(shù)字化改造，導(dǎo)致實時生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)采集困難。從數(shù)據(jù)分析來看，數(shù)字孿生數(shù)據(jù)具有實時性高、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)源異構(gòu)性強等特點，傳統(tǒng)的單純依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動的大數(shù)據(jù)分析模型難以滿足數(shù)字孿生的需要，必須將基于物理實體第一性原理構(gòu)建的機理模型與基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的大數(shù)據(jù)分析模型融合統(tǒng)一，而我國目前對“數(shù)據(jù)+機理”的新型數(shù)據(jù)分析模型的重視不夠，數(shù)據(jù)分析能力不足導(dǎo)致數(shù)字孿生的輔助決策作用大打折

7、扣。數(shù)字孿生安全問題顯現(xiàn)從安全環(huán)境來看，數(shù)字孿生將物理世界和數(shù)字世界融合起來，打破了傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域相對封閉、可信的環(huán)境。數(shù)字孿生擁有著工業(yè)生產(chǎn)運行的所有核心數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生體極易被攻擊和竊取。賽博世界的網(wǎng)絡(luò)攻擊可以直接到達物理世界的生產(chǎn)線，造成生產(chǎn)崩潰、污染物泄漏、爆炸性損傷等安全問題。從安全技術(shù)來看，我國傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的安全能力不足，應(yīng)對新型攻擊的安全技術(shù)儲備不夠，缺乏行業(yè)認可的第三方機構(gòu)進行工業(yè)安全產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)的審查評估，尚未形成國家級、有組織的安全事件監(jiān)測、檢測、準(zhǔn)確預(yù)警、快速處置和有效追溯技術(shù)。03下一步工作建議為進一步加快數(shù)字孿生在制造企業(yè)中的推廣應(yīng)用，助力制造企業(yè)有序復(fù)工復(fù)產(chǎn)，提高制造

8、企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，我國應(yīng)做好以下三方面工作。分行業(yè)分領(lǐng)域編制數(shù)字孿生模型全景圖譜一是培育行業(yè)通用模型。支持產(chǎn)學(xué)研用各方匯聚數(shù)字孿生生態(tài)資源，重點圍繞研發(fā)仿真、業(yè)務(wù)流程、工業(yè)原理、算法模型等重點領(lǐng)域，通過政府購買服務(wù)方式，建設(shè)多標(biāo)簽分類、智能化搜索的行業(yè)通用模型庫。二是培育企業(yè)專用模型。支持制造企業(yè)聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、科研院所等建設(shè)數(shù)字孿生企業(yè)專用模型庫，圍繞企業(yè)產(chǎn)品全生命周期優(yōu)化、產(chǎn)線全過程管控優(yōu)化、業(yè)務(wù)和管理優(yōu)化等重點領(lǐng)域，建設(shè)功能完備的企業(yè)專用模型庫。三是開展模型測試驗證。統(tǒng)籌利用現(xiàn)有財政資金，支持產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、企業(yè)與科研機構(gòu)合作共建數(shù)字孿生模型測試驗證平臺，開展技術(shù)驗證與測試評估，

9、加速數(shù)字孿生模型的優(yōu)化迭代和完善升級，加快數(shù)字孿生在制造企業(yè)各環(huán)節(jié)的普及推廣。深入應(yīng)用新一代信息技術(shù)提高數(shù)據(jù)流通效率一是夯實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)能力。采取財政支持等手段，引導(dǎo)企業(yè)加快建設(shè)智能傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)等新一代基礎(chǔ)設(shè)施，提高數(shù)據(jù)獲取和流通的低時延、高可靠的保障水平，拉動企業(yè)全鏈條數(shù)字化改造，加強各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)數(shù)字化應(yīng)用和數(shù)據(jù)的集成共享，夯實數(shù)字孿生應(yīng)用的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。二是提高數(shù)據(jù)分析智能化水平。以疫情防控帶來的業(yè)務(wù)流程線上化為契機，鼓勵企業(yè)深化工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等技術(shù)的綜合應(yīng)用，加快構(gòu)建基于數(shù)字孿生的智能決策分析模型，強化對企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等環(huán)節(jié)的指導(dǎo)意義。三是開展創(chuàng)新應(yīng)用試點。鼓勵有基礎(chǔ)、有需求、有動力的企業(yè)深度開展數(shù)字孿生應(yīng)用，加快形成一批基于數(shù)字孿生優(yōu)化企業(yè)資源配置的優(yōu)秀解決方案和典型案例，帶動和引領(lǐng)數(shù)字孿生在制造企業(yè)中的應(yīng)用推廣，全面提升制造企業(yè)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流通效率。構(gòu)建數(shù)字孿生綜合安全保障體系一是建設(shè)安全技術(shù)保障體系。依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展等國家重點專項，加強數(shù)字孿生核心安全技術(shù)攻關(guān)，補齊技術(shù)短板，強化安全技術(shù)手段建設(shè)，開展數(shù)字孿生安全技術(shù)研發(fā)、測試評估等工作。二是建立安全監(jiān)管檢查機制。加快建立數(shù)字孿生安全管理制度和法律法規(guī)，明確各方主體的權(quán)