制造业数字孪生技术智慧工厂
编者按：伴随着物联网技术（简称OT）、大数据技术（简称DT）、云计算技术（简称CT）以及人工智能技术（简称AT）的持续发展与广泛应用，数字孪生被视为一种普适性的理论技术支持体系，并能够在未来多个应用场景中发挥重要作用。当前，在产品设计与制造领域，在医学分析和工程建设等多个领域中得到了较为广泛的运用。就国内而言，在工程建设这一领域的运用程度最为深入。
关键词：数字孪生、智慧工厂、BIM、低代码
数字孪生的介绍
数字孪生是综合运用物理模型、传感器更新与运行历史等数据进行融合，并对涵盖多个学科领域、多种物理量测量以及不同尺度和概率分布特征的数据进行仿真，在虚拟环境中建立相应的映射关系以此反映出对应的实体装备在全生命周期内的动态行为特征。数字孪生可被视作一种超现实概念其本质是可被视为由若干重要且相互依赖的关键装备系统组成的复杂网络体系的整体数字化映射。
数字孪生系统的特点
在实际运行阶段中，在各个行业领域都会生成海量的基础信息资源,这些资源涵盖了地图要素图件,遥感图像,实时 telemetry 数据,BIM模型文件,传感器采集的数据,商业运营系统的实时运行状态以及各类数据库等丰富的内容
2、核心通过数据驱动实现支持。作为数字化孪生系统的代表，在这种系统中，数字化孪生系统能够精准地映射物理实体与其对应的数字世界模型之间的关系。
其中与之类似的底层级别同样采用数据驱动的方式进行操作，在该系统的架构中构建了UIPower数字孪生可视化决策系统的框架。
3、可视化分析与决策支持。数字孪生系统具有显著的实际应用价值，并为用户提供真实世界的数字孪生模型。基于这一背景，在丰富数据信息基础上构建一套完善的商业决策体系。
数字孪生的作用
数字孪生技术推动人们实现产品设计与系统测试的数字化模拟，在智能制造时代以及快速响应需求凸显的关键时期，在工业互联网与数字化转型进程中的重要节点，在强调研发与服务协作的背景下等多重关键时期中，“仿真”这一概念的重要性将愈发凸显。当数字孪生技术发展到一定阶段时，在这些特定领域中的应用将愈发广泛且不可或缺。这就好比现代人离不开智能手机与工业用水等日常必需品一样。
天翎融合数字孪生技术，打造智慧工****厂
天翎MyApps自成立以来致力于low-code技术研发 ，至今已在这一领域深耕十九载 ，并已为超过两千家企业量身定制了独特的管理系统 。与数百家软件公司达成合作后 ，天翎科技通过low-code平台结合数字孪生技术搭建智能化管理系统 ，以助力海珠湾隧道工程项目的顺利推进 。
中铁十四局在建设海珠湾隧道工程项目时，在确保安全、按时完成进度以及实施质量管理等方面面临着诸多挑战。面对这些问题的复杂性与敏感性需求，在这一背景下迫切需要一个智能管理系统来辅助推进工作进程。
凭借自身的技术优势与资源积累, 天翎成功开发出一套数字化孪生系统, 这一创新成果有效推动了海珠湾项目的全面完成, 并标志着该区域进入数字化转型新阶段。
- 电子沙盘
集成地理信息系统（GIS）图像结合高斜率摄影技术，在该工程中实现了对海珠湾隧道施工场景的全方位呈现。通过超大型电子屏展示,科学评估了项目实施过程中周边建筑与施工布局的潜在冲突,最大限度地保护现有地形及红线区域,有效降低了因工程建设对周边生态环境造成的负面影响,并确保了工程的安全运行。
海珠湾数字孪生管理系统巨屏
实时互动的天气系统，在线更新当前气象数据；借助模拟飞行功能全面了解项目的整体情况；快速实现重点 landmarks 的位置切换；在虚拟拆除操作线内的区域进行模拟展示；通过虚拟驾驶技术提供沉浸式的体验效果；建成后的实际效果能够直观体现施工现场的状态；施工现场的漫游探索则能随时查看工地的各个细节
海珠湾数字孪生管理系统功能展示
（2）施工进度管控
通过融合BIM技术和物联网技术，在BIM模型中进行构件分解，并与IPM系统中的WBS模块协同工作。这样实现了施工进度完成情况的可视化呈现，并支持进度预测以及对历史进度数据的追溯分析。
海珠湾数字孪生管理系统
进度可登记小程序，包括登记施工进度和管片生产、运输、使用情况。
自动播放进度，即模拟跟随时间进度变化和实际工程完成情况。
工程进度播放
（3）物联传感应用
利用RFID技术构建基于UWB的室内定位网络，并与北斗系统以及NB-IOT技术协同作用，在智慧工地内网或4G/5G公网环境下提供有线与无线两种接入方案。完成对车辆运行状态、人员出入记录以及关键物料流向实施全程动态监测，并对人员实时定位与追踪，在无人状态自动采集人流数据，并建立基于物联网的管片智能管理系统
- 人员安全定位
主要通过精密的UWB近场定位技术，在作业人员（配备安全头盔等防护装备）及关键部位（如盾构机等机械装备）上部署定位芯片。系统将实时跟踪所有作业人员及其相关机械装备的位置信息，并动态采集并分析作业人员运动轨迹数据以及盾构机掘进参数数据。针对重点区域，则会设置电子围界警戒系统，并对未经授权的非工作区域进入、无故滞留等情况实施实时报警。该系统能够有效防止无关人员进入禁止区域、无故停驻等问题所引发的安全事故，并能持续降低施工区域内潜在的安全事故风险。
人员安全预警
结合现场环境监测传感器，实时反映现场环境情况，模拟现场环境。
图10 现场环境模拟
结合智能盾构系统，感应盾构机运行状态，监控视频双向喊话。
图11 盾构机状态监测
- 管片产运存用
采用在管片表面喷印二维码并附着RFID芯片的方式进行信息编码。为每一枚管片建立完整的电子档案。记录从生产到使用全过程中的每一个环节的数据。通过依次完成捆扎、浇筑等工艺流程将这些数据加以固定保护并实现动态更新维护工作。所有相关信息实现了‘一码通查’系统化管理使整个工程形成一个闭环循环的生产与管理流程从而有效解决了长期以来困扰隧道施工的技术难题——管片拼装色差问题以及信息回溯查询问题并通过智能化手段确保施工进度和产品质量双优目标的实现
管片存放
广州天翎专注于为企业数字化转型支持、智能化升级指导以及数字孪生技术应用提供多类解决方案