智慧工厂数字孪生应用三维可视化可实现哪些功能?

　　随着我国将“智能工厂”作为工业改革的重要目标，智能工厂的智慧体现一直是工厂管理关注的重点问题。目前随着3D可视化智能工厂体系的逐步完善，3D可视化智慧体现主要集中在智慧生产、智慧管理两个方面，而智慧工厂实现途径有两条：纵向集成、横向集成。纵向集成与横向集成相辅相成，二者殊途同归，其交汇点就是“三维可视化管理”。三维可视化将传统隐式管理转变为显性管理，使得智慧工厂所有的管理均具备可见的实体，故三维可视化管理是实现智慧工厂数字孪生的基石。

　　三维可视化技术是建立应用层次明确的数字化三维模型，将数字化三维模型作为实体对应的管理对象，根据智能工厂管理体系进行唯一标准编码，关联与其相关的人、事、物。如此，在三维可视化智慧工厂平台中即可了解各个管理对象的空间布局、具体参数，又可通过外部集成系统了解智慧工厂设备等当前生产任务、生产状态、关键零部件使用寿命、库存信息、维护信息、供应商信息、维保计划、质检维保人员信息等。三维可视化平台有序糅合了管理需要的各类信息，进而实现企业的智慧管理，奠定智能工厂横向集成的基础。

　　在纵向集成方面，三维可视化技术与监测监控系统等集成，完成“数据采集—传输—过滤—存储—分析—可视化管理”的纵向集成。在此过程中，以数字化三维模型系统为依托，配合各个监控、监测系统，3D可视化智慧工厂快速实现什么设备在什么时间发生了什么状况、具体所在什么位置、故障涉及范围多大、针对故障有什么有效解决方案、方案如何验证以及如何实施。以三维可视化为基础的纵向集成将企业的生产要求提升到智能化层次。

　　因此，三维可视化技术是实现智慧工厂的纵向集成与横向集成的重要途径，且是纵向集成与横向集成融汇的交点是实现3D可视化智能工厂转型及发展的起点与关键点。

三维可视化技术在国内外行业中的应用现状

　　目前，国外发达国家实现了基于3D可视化的从工厂车间和楼宇设备一级到企业业务系统的互联互通，平台数字化三维模型库相对齐全，在数字化三维模型应用及配置方面可直接复用，智慧工厂数字孪生可快速通过多种方式进行数据对接，并基于3D可视化实时数据进行综合管理，尤其美国在智慧工厂这方面有着丰富的实施与应用经验。

　　而国内则以设计、施工辅助为主，在智慧工厂运维阶段缺乏有效的思想贯彻和成熟的应用平台，目前主要还是集中在动力能源设备的集中监控，以及能源计量数据的采集和监视，对于现场能源载体包括能源管网与能源设备的管理往往是以人为主、经验判断的方式，存在严重的安全隐患与管理盲点。国内已有生产单位应用3D可视化技术进行能源管网的直观展示，但缺乏与其他三维可视化数据的集成，无法实施掌握动态数据或现场状况，难以达到智慧工厂数字孪生运维管理要求。

三维可视化技术为智慧工厂设备管理带来的变革

　　根据《中国制造 2025》规划，智能工厂自下而上可实现硬装备的智能化、生产过程的3D可视化、制造管理的精益化、指挥调度的数字化，三维可视化技术全方位提升企业核心竞争力，推进智慧工厂数字孪生智能制造发展。此外，3D可视化设备运维管理还涉及多学科前沿技术，包括自动化控制、信息化管理、虚拟仿真、机器学习、互联网、物联网3D、移动应用等技术，应用自动化与3D可视化集成技术，在设备生产过程实时同步监控，实现设备运行状态监测预警。而且，可探索内容包括三维可视化设备工作原理仿真、设备工艺仿真、设备与物料的三维仿真模拟和设备结构拆装仿真，三维可视化使设备工程师了解和掌握设备信息更加的直观和有效。

　　因此，应用三维可视化技术实现智慧工厂数字孪生设备运维管理可从技术、理论、应用三个层面实现设备的“静态、动态、现场”的综合掌握，为智慧工厂设备管理层的决策与行动提供3D可视化数据支持及方案验证，促进智能工厂精细化管理的进一步完善，同时为企业提供新技术探索应用、促进设备管理水平持续提升的有益探索。