01概述
如今的工业生产早已进入了利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。国务院于2015年印发《中国制造2025》这一战略文件，其主要战略任务之一就是推进信息化与工业化深度融合，将智能制造作为主攻方向势在必行。
在工业4.0时代的发展背景下，不论是市场、消费者还是工厂本身都对产业效率提出了更高的要求，市场行情变化加快、行业竞争加剧使得企业要有更灵活的应对能力和更强的核心竞争力。这些变化和压力正促使工厂进行数字化转型和升级。
现代工厂信息化发展的新阶段就是智慧工厂，即基于数字孪生和物联网等技术，在工厂数字化基础上实现产品全生命周期中设计、制造、装配、仓储、物流等环节的流程优化，构建更智能、更高效、更环保的产业生态和管理模式。如此一来企业可以通过物联网与监控设备技术来加强自身的信息管理与服务，强大精准的数字孪生平台则帮助企业实时监测掌握产销流程、减少人工干预和人力成本，更加合理高效地进行生产计划与进度的安排。
为此，万博思图打造“智慧工厂解决方案”，依托自身在大数据可视化领域的技术优势，借助公司自主研发的一站式可视化平台——万博DataVis，从数据到建模、从工具到场景、从想法到方案，让客户体验超高效率的优质服务，在线平台聚焦工业领域的大数据智能分析需求，通过深度定制和数字产品两种方式帮助客户实现精细化、实时化、标准化的智慧管理和产业数字化。
02需求难题和解决方案
目前制造行业当中的大多数工厂在生产管理等方面还处于初级阶段，生产模式传统且落后，运营效率不高，企业对于生产过程的把控力也比较低。为此，万博思图融合大数据分析、物联网、数字孪生等技术，打造智慧工厂数字孪生系统平台，从宣传和管理两个角度入手，达到宣传和创新能力、管理能力的效果，增强内部凝聚力，同时通过数字化方式实现仓储、生产、质检、装配等环节的透明化管理，更可以根据作业需求设置数据指标来辅助制定决策，提升运营效率与达到生产效率和附加值最大化，帮助企业适应行业市场的高速发展。
2.1轻松构建高质量工厂数字模型
智慧工厂内部涵盖仓储、生产、质量检测、交付、物流、设备等多个环节，旨在为客户提供实现符合业务逻辑的一条龙解决思路并帮助其实现科学高效的管理。万博思图通过实地考察，明确了相关作业人员的业务需求与职责，再根据工厂业务结构与参考完整生产制造流程的原料、工艺、设备、人工、质检等主要元素，将解决方案设计归纳为4层业务层级：经营层（工厂级），管理层（车间级），执行层（产线级）和机台层（工位/设备级），分别对应各级大屏看板配置，利用可视化系统建立数字孪生模型，通过中控室大屏和产线大屏进行展示，让经营者掌控全局便于决策指挥，让管理者了解业务情况、关注流程和数据变化便于内部调度，让执行者知晓实时生产加工情况便于处理异常，让参观者了解生产运营模式便于参观学习。
数字孪生模型的搭建则可以对运营指标、物料指标、质量指标以及设备指标等进行设置和数据绑定，同时可以实现计划执行率、订单交付率、月度产销存、库存周转率、送货周期、质量合格率、报检合格率、能源成本、劳动力成本、设备OEE等细化指标在内的实时更新，帮助各级使用者快速掌握生产运营情况和准确数据，辅助进行精细化管理。
2.2工厂既有系统打通，整合数据辅助业务和绩效管理
在生产制造过程中，由于不同环节的业务需要，工厂往往会配置如SAP, MES等不同类型的系统以提高作业效率，而万博思图智慧工厂系统平台可以一站式打通整合并分析工厂运营涉及环节的众多数据流，实现生产流程整体性的效率提升和数字化升级。万博思图的自研数据引擎支持智慧工厂接入不同系统、不同格式、不同体量的动态数据信息，包括SAP，MES，WMS和EAM等系统数据，将厂区数据进行联通和数据映射，依托DataVis产品平台的图表库、智能仪表盘、数据报告等功能，高契合度和高性能表现为各级使用者提供可实时更新的动态图表，通过系统平台进行实时可视化展示，实现各系统数据同步，帮助工厂各级使用者及时准确掌握生产信息，提升运营效率。
与此同时，智慧工厂还可以进行关键业务统计和指标可视化，从多维度分析工厂运营情况，智慧工厂的时间轴和指标走势也可以实现横向和纵向的效率监测，助力企业提升绩效管理水平。
03技术实现
3.1领先行业市场的数字孪生平台
中国工程院发布的《全球工程前沿2020》报告将数字孪生驱动的智能制造列为机械与运载工程领域研究前沿之首。由于数字孪生契合了我国以信息技术为产业转型升级赋能的战略需求，现已经成为工业制造领域的一个火热新赛道。近年来，随着5G、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展，数字孪生在应用层面取得了快速发展，有力推动了工业制造数字化、智能化的发展进程，且正成为产业转型升级的强大推动力。
数字孪生也被称为数字映射或数字镜像，它是一个在虚拟空间中完成映射从而反映相对应的实体设备的全生命周期过程，也就是在一个设备或系统的基础上创造一个数字版的孪生体，实体对象和孪生体之间，可以建立全面的实时或准实时联系，两者并不是完全独立的，映射关系也具备一定的实时性，且实体对象和孪生体之间的数据流动可以是双向的，并不是只能本体向孪生体输出数据，孪生体也可以向实体对象反馈信息。
万博思图将工业产品、制造系统与实地工厂等复杂的物理系统映射到智慧工厂的数字孪生平台中，通过实时传感、精准分析和沉浸交互来复现观测以及控制这些物理系统，帮助企业达成整个系统全价值链的最优闭环。相比较传统电脑上的设计图纸，智慧工厂数字孪生平台最大的特点就是它是对实体对象的动态仿真，实体对象的实时状态与外部环境都会在它身上得到体现，它并不仅限于帮助企业把产品更好地造出来，还包括帮助客户更好地使用产品。在进行产品研发时，数字孪生可以虚拟构建产品数字化模型，对其进行仿真测试和验证；在进行生产制造时，可以模拟设备的运转，还有参数调整带来的变化，客户可以通过孪生体反馈的实时信息对实体对象采取相应的行动与干预。
万博思图自研的智慧工厂W-Factory和数字孪生平台Twinsight贯穿了产品包括设计、开发、制造、服务、维护乃至报废回收的整个周期，帮助企业从产品设计、生产计划到制造执行的过程全部数字化，将产品创新、制造效率和有效性水平提升至一个新的高度，且所有操作均可以在线上平台完成，模型组件与其它各类资源都实现了高度自由化个性化，为客户打造绚丽不失实用的解决方案。
3.2轻松构建高质量工厂数字模型
万博思图的智慧工厂平台对不同的客户可以提供对应的服务与高效搭建策略以缩短交付时间。对于拥有自主3D建模能力的客户，仅需按照示例和模型处理规范在3D工具（3DMax，Maya，C4D）中建好模型并上传至DataVis产品平台即可创建专属3D场景，相应的成本、生产、质量、交付、仓储等指标和功能模块也会一并搭建指标体系。 对于没有建模团队的客户，万博思图也可以为其提供整套智慧工厂系统平台搭建服务，根据客户需求构建工厂模型，将复杂产线和精密设备按需拆分组合，为客户实现内部结构以及运转的可视化展示。
万博思图独有的模型压缩技术能实现最高80%的无损压缩比，在3D模型精细度不受损的前提上极大降低使用中Web端的运行压力，提高整体性能表现、加载和数据处理速度，同时支持捕捉模型中的线路信息生成完整的厂区道路系统。
3.3具有超高拟真度的个性化视觉体验
当前行业方案普遍为“一套方案一个风格”，万博思图智慧工厂系统平台为客户在线提供多套自研主题模板和相应配套的组件设计以满足客户的不同需求。在线用户可通过预置的主题实现建筑、天气、水系等的全局效果一键切换，带来优质的交互体验与风格统一美观的视觉体验，契合行业特征的同时又能彰显企业理念和气质，产出真正的个性化方案。万博思图基于工厂实体信息进行三维仿真创建、构造工厂数字孪生模型，实现精密的细节刻画和超高分辨率的渲染，还原厂区环境和构成，包括车间产线和设备，还能根据客户需求定制3D视效，带来极致视觉享受。
3.4数据联动实现工厂数字孪生
万博思图利用数字孪生技术实现了模型和数据的实时联动，根据客户需求也支持与第三方平台联动，3D模型数据全部可替换，客户可自行上传数据创造定制模型并进行自由组合，最终生成独一无二的个性化信息面板、自由搭建场景。在线平台通过数据绑定实现实时数据映射，在模型与数据之间形成一套映射关系，根据工厂运营指标体系，将质量检测、设备监控、仓储物流、生产计划等相关业务数据与3D场景相结合，进行可视化动态展示，同时依托DataVis产品平台和兼容性架构，实现了工厂-车间-产线-设备（工位）垂直的业务可视化展示和大屏看板指标的无缝通信。
此外，智慧工厂系统平台也可以通过与常规图表相统一的联动设置、一对多的数据联动实现高效信息监测和运营优化。万博思图产品的低耦合性和通用性优势使得智慧工厂可以封装成3D组件，以低成本优势整合对接业务系统与数据，没有技术限制和数据流通壁垒。
3.5灵活交互为客户提供高效操作体验
不论是产线组成，还是设备的结构、零部件等，智慧工厂系统平台都可以高度还原复杂结构和动作，完成内部结构以及运转的动态展示并支持工厂模型全场景下的360度环绕和推拉缩放查看，以及模型细节超高分辨率的图形输出，避免旋转和放大缩小后模型像素化和画面变形。万博思图智慧工厂平台可以根据业务结构在线自动生成工厂-车间-产线-设备（工位）4级下钻，实现递进式数据监测，通过构建中控室大屏和产线大屏来辅助生产管理，节省人力的同时对不同身份开启不同权限分级浏览，实时监测“黑灯产线”。工厂级中控大屏支持轮播展示各车间生产概况数据和无缝下钻车间级界面，车间级大屏支持透视墙体展示和无缝下钻产线级，产线级大屏支持通过筛选展示不同加工、生产、装配线的动态数据，支持故障变红和弹窗报警，设备级看板支持工位/设备无缝切换和3D运行展示。
智慧工厂3D地图还可以在线定位漫游路线，只需在模型中创建漫游点，功能模块会自动捕捉数据点并计算出线路，同步在大屏三维场景中动态展示。更支持自绘线路，不论是厂区车流路线、行人路线、参观展览路线还是应急逃生路线，都可以在方案内动态展示，为参观者提供数字化线路指引。
3.6三维场景下的工厂综合态势监测
在综合态势监测方面，通过联通工厂内的监控和传感器，智慧工厂方案能够实现全场景的安防监测、能效监测、环境监测等。
安防检测可以对厂区整体以及重点区域实现24小时常态化监测和巡查，对人、车辆、安全隐患等进行判断，实现及时警报、精准定位、快速调取实时监控，避免风险损失；针对车间、仓库、办公室等易发生消防风险的区域也可以实现精准识别、快速警报。
能效监测可以对工厂生产经营中的排气、排水、排污、能源损耗等指标进行统计和态势监测，支持趋势分析和模拟分析，为企业可持续发展提供数据化的参考。
环境监测则可以对车间的温度、湿度、扬尘和噪音等进行监测，为员工健康和安全提供保障。
04探索未来
万博思图有经验有想法更有能力，依靠多年技术研发和积累将技术优势转化为成熟稳定的产品进入市场，智慧工厂解决方案能够对工厂、车间、产线和设备进行三维建模，模型精度高，支持接收实时数据进行动态更新和模拟运转，对运行中的产线运转效率、设备数据变化、能效管理、库存管理等重要指标可以进行直观的动态展示，通过各级大屏的运营数据展示，可以辅助决策，助力工厂高效运营，智能化生产。
智慧工厂解决方案为企业提供的是更高效、更智能的可视化管理体系，可以借其打造黑灯产线以极大提高生产效率，设备维护也可以通过方案实现预测和判断。从发展趋势来看，数字孪生技术赋能的智慧工厂已经成为制造业的发展刚需，通过打造智慧工厂提高生产经营效率和管理水平，降低成本，既有利于企业经营发展和增强自身竞争力，也符合国家政策鼓励的发展大方向。
特别提醒
Special Remind
文中涉及的应用成果均是基于万博思图自主研发的一站式可视化平台——DataVis构建的。
