数字孪生智慧工厂解决方案

数字孪生智慧工厂解决方案目录01总体架构02解决方案03实施保障01总体架构总体架构孪生与数字底座工具链工具链：孪生工厂遵循DevOps进行微服务开发，

调用AI求解器进行运筹计算，同时调用统一门户进行用户、组织等管理。孪生与数字底座中台

▌业务中台：所有公共和共享业务场景汇集到中台包括设备中心、订单中心、计划中心等，并将业务数据给数据中台进行治理，同时孪生仿真结果反馈业务系统的优化建议。

▌数据中台：

汇聚入湖的业务数据范围包括AS、立库、物流、质量、

MOM、

能耗、

IOT历史数据等，并进行数据的治理工作。治理完成的数据支持订阅和API网关的统一调用，

形成业务数据模型供孪生工厂使用。孪生与数字底座模型

利用数据模型建立各模型的关联关系网，

通过统一模型的统一编码识别到虚拟设备，

将物模型/业务模型贯通到虚拟设备中，形成数据驱动虚拟设备的仿真可视。将算法模型/成本模型引入到虚拟设备，

用作孪生的仿真分析及优化。数据模型关系图谱孪生与数字底座IOT

▌数据采集：软网关采集完数据后会将实时数据统一推送到IOT平台。IOT平台会进行数据物模型构建，把实时性要求高的数据通过数字底座IOT

kafka推送/mqtt订阅到孪生工厂进行调用

，

同时数据中台进行存储供孪生工厂进行历史回溯分析。

▌反向控制：针对部分设备的控制，孪生应用先通过IOT传输控制信号到kepware网关进行试点处理。试点验证后所有上下行都通过物联网平台-软网关链路。入入历史孪生实时孪生实时孪生历史孪生历史孪生数字孪生支撑工具-三维驱动引擎

三维驱动引擎，内置了WebGL/WebGPU引擎，在Web

平台上提供高性能、跨平台的三维图形渲染，可以用于虚拟现实（VR）、增强现实（AR）的场景，满足厂区层级以下三维可视化展示。支持对实时运行和运动数据进行高效过滤，通过

分组、设定规则、解析等对数据进行处理，

以满足数据驱动虚拟孪生场景。数字孪生支撑工具-仿真优化引擎√目标：

节能降本，提质增效√指标：成本、效率、能耗、质量根据DT实施的6个阶段，

在前三个阶段完成的基础上对性能指标进行系统优化与提升，包括：

效率、成本在全局系统上的优化提升；能耗、质量在局部车间内的优化提升。工艺算法模型能耗算法模型三维模型IT\OT模型Stage1.历史多元算法融合Stage2.孪生平台算法验证Stage3.孪生平台算法分析Stage4.孪生平台算法优化AS算法模型立库算法模型质量算法模型DT实施六大阶段基础建设共生

(L5)优化与提升(L0)最终目标优化建议全局优化与提升基础建设

场景5以虚优实(L4)立库车间MOM执行层冲压车间焊接车间涂装车间电池装配车间总装车间缓存流转区数字孪生平台pisx基础建设

场景1基础建设

场景2局部优化

与提升基础建设

场景3基础建设

场景4局部优化

与提升以虚控实(L2)以虚预实

(L3)以虚映实

(L1)以虚仿实

虚实规划方案ISA-95+泛设备关键活动厂区数字化映射

（DigitalTwin）综合分析及优化增强现实XRAPI/Connector构建业务模型API/Connector构建业务模型Iconix/Historian建立数据标准KEPWARE数据采集3D物体建模数字底座+DT融合打通三个方向集成：.纵向：实现IT/OT融合.横向：打通全生命周期、全价

值链信息孤岛.数物融合：实现数字/物理融

合.核心：构建数字孪生工厂数字孪生平台业务场景立库孪生体计划孪生体物流孪生体AR设备运维绩效分析3D可视化能耗管理3D漫游巡检管网可视化物理世界厂区、产线、设备L4L3L1/L0L2pisx数字化工厂基础体系业务层（ERP、PLM、SCM）设备层（自动化产线、传感器）生产执行层（MOM、WMS、APS）数据采集层（SCADA、CNC、过程数据库）数字化中台企业数字化中台SAPERPPMSMESQMSPDMWMSEnergyMSEquipentMSCAPPOAIOT产品数据物料数据工艺数据项目数据计划数据生产数据质量数据异常数据模具数据物流数据人员绩效能耗数据人员数据设备数据托盘数据库位数据企业数字化车间数字化质量数字化设备数字化数字化中台需求及时性损失现状损失率生产进度瞬间停止告警信息KPI指标可视性动态展示异常告警变化趋势报表年、季度、月、周、日数据统计下载一级界面（车间）二级界面（产线）三级界面（报表）告警弹窗各指标模块的报表（图形+表）左侧列表：各指标筛选条件：日期线别……定制的周报、月报核心指标展示零级界面（企业）告警弹窗示意图WMS仓库管理系统QMS质量管理系统PLM产品生命周期管理系统MOM制造运营管理......APS先进计划和调度数字底座平台数字孪生系统02解决方案第一阶段虚拟孪生构建

解决方案算法库接口预留IT业务模拟数据分析&可视化虚拟场景构建1:1建立三维模型库公共标准统一数据底座搭建孪生支撑引擎搭建OT

模拟数据录入

计算机硬件设备准备生产安全监控3D漫游巡检3D可视化AR设备运维绩效分析管网可视化L4pisxpisx物

理世界厂区/产线/设备L1/L0设备&传感器(模拟数据）立库孪生体计划孪生体

描述

数字孪生平台“+”L2生计划系统(APS)

过程控制(SCADA)L3生产执行系统

(MOM/WMS)业务系统(ERP/SCM)物流孪生体业务定制化-虚拟场景构建

基于三维扫描及CAD图纸搭建一个数字孪生模型，用于模拟真实的车体分配中心/计划运营/物流等场景。该模型应包括车间布局信息、产线设备信息、库位信息、车体信息（车型、颜色、结构等）

等。数字孪生模型完整地模拟多个场景的业务流程和操作，未后续接入真实数据进行算法验证/优化打下基础。3D可视化

工厂全要素建模

自由组装、重复利用■设备的数字孪生基于工艺结构和工作原理,高精度还原设备在物理环境中的运行状态,实现设备运行的程序化、

自动化、智能化■产线的数字孪生基于生产流程,产线排布实现不同工艺的生产车间的数字孪生,支持排产验证、运维优化等全局管控。■厂区的数字孪生通过GIS、

BIM、CAD数据实现园区的数字孪生建设,支持片区规划等应用功能。设备级数字孪生厂区级数字孪生pisx相对独立、相互交互、任意组合、高度解、

产线级数字孪生

1233D可视化-三维建模厂区建模设备建模pisxpisx

产线建模

123真实还原工厂基地

■通过无人机航测、激光扫描、

CAD图纸精准还原园区、厂房工作区信息确保实现场景还原效果,对机械臂大小、长度、高度、连接轴1:1还原制作■做到与真实一样,使其接入数据后与物理世界机械臂工作原理相同3D可视化-三维渲染园区数据模式pisx车间数据模式车间写实模式园区写实模式虚实结合将数字孪生概念充分凸显制作工厂数字孪生的生产线需表现极具真实的染风格，在写实模式与数据

模式中采用了两种渲染方式：

■写实模式下真实还原工厂，增加沉浸写实感，园区周围去除羽化的渲染效

果，进行简模与单一颜色的渲染方式处理，在凸显主场景同时保持写实感。■数据模式下区园区信息压暗并进行风格处理，凸显场景信息，避免场景饱

和度过高影响数据信息展示。3D可视化-动效pisx动效与交互 ■动效通过旋转、抬起、按下等手法来模拟零件物体拆卸更换效果，更加具象化的模拟工厂工作流程，同时配有当前流程工作进度提示。■交互通过交互方式结合业务信息，按钮流程与工厂工作流程相通，到达工作区

域后按钮选中，如有同步进行的工作内容，按钮也随之一起选中并显示工作进度。物理层>

硬件采购及部署>

传感设备部署调试，>

形成设备属性清单>

网关部署调试>

IOT物模型应用建立第二阶段全要素同步孪生构建

解决方案冲压车间焊接车间涂装车间总装车间引入异常因素综合运营数据分析&可视化计划及工艺分析全流程IT数据接入

自动化/分析操作指令分析

多算法融合验证接入OT实时数据

计算机硬件设备接入立库孪生体计划孪生体物流孪生体生产安全监控

3D漫游巡检能耗管理AR设备运维绩效分析管网可视化L4pisxpisxL1/L0设备&传感器

（PLC/实时数据）物

理世界厂区/产线/设备

描述+诊断

数字孪生平台“+”L2设备执行(MOM)

过程控制(SCADA)L3生产运行系统

(MES/WMS)业务系统(ERP/SCM)数字孪生工厂利用物联+业务数据驱动仿真环境运动，

实时反应设备/产线/车间状态构建三维数字孪生工厂生产场景（冲压车间/焊接车间/涂装车间/总装车间/铸造-机加车间/电池车间等），并基于三维场景实现实景视点操作、对象监控定位、三维交互浏览、

AR设备运维、

管线路展示、生产计划验证、异常分析、生产调优等功能。（物理世界)产品、服务或过程数据过程应用数字孪生应用基础设施输出:一优化,预测,仿真,监控,分析,虚拟/增强现实

……pisx

输入数据:一激励一信息数字孪生

（虚拟世界(同步)数

据模

型真实数据驱动数据驱动

■在数据模式下机械臂等工作物体，数据表达时基于模型真实状态下表达，不脱离真实的形态进行有效的数据信息传达。■在数据模式下园区通过炸楼或透视表现内部结构，从而进行数据展示，由于数据信息过多需弱化整体场景，凸显表达内容避免场景混乱。车体分配中心

数字孪生模型提供实时的交互和可视化功能，以便用户在需要时能够查看和管理车体分配中心的情况。用户可以通过数字孪生模型查看实时的车体位置和状态，或者管理分配计划。数字孪生模型能够支持用户自定义查询和分析，以满足不同用户的需求。结合数据处理和计算分析的操作指令，人员可通过孪生界面下发设备运行指令，并通过虚拟还原和监控画面

实时监控设备运行状态。•

任务属性（紧

急程度、时间

限制、优先级

等）•

货物属性（种

类/尺寸等）•

设备属性（处

理能力、寿命、

故障率等）pisx•

指令下发（升

降机、穿梭车、

滑撬转运等）•

运输路径（距

离、时间等）车体分配中心-算法模型设计\规则量化数学表达2.车体分配中心进、出车规则设计原则1.

均衡性：尽量将不同车型品种、不同配置车型均衡分配到各道次；

2.优先级：

为各车型设置确定的

优先选择道次，确保分配中心有

空闲时的有序进入；3.相近性：

后面一辆车跟随前面最后一辆与之同型号的车型进入

同道次。开始是结束否有有无空位道次无停止/停线入车规则流程图

车体分配中心的核心功能是平衡工艺工艺车间生产节拍差异，作为缓冲区维持上下游车间衔接，以及保持总装车间产线平衡。因此，为实现上述功能，该场景的约束规则主要涉及两个方面，

即进、出车规则设计和库容量规划，最后通过规则量化、数学表达以及智能优化算法求解，输出综合指标评估结果。1.库容量规划产线平衡排序规则车间出入口能力参数机运设备运动参数立库储存策略白车身缓存容量油漆车身缓存容量停机缓存容量映射关系表达智能优化算法车库综合指标pisx铺线数量剩余库存安全库存最大库容量场景1：以线平衡为目标场景2：以准时准序生产为目标p按照优先道次顺序选择空位道次进入读取车辆配置

信息是否某道次最后

一台是相同车型跟随最新进入

车辆进入道次相同车型后

是否有空位是否物流配送优化

基于数字孪生仿真模型，可以对物流设备的调度系统进行优化和更新。根据模型输出的数据，

可以优化调度策略，

提高任务完成效率；也可以进行设备维护和升级，降低故障率和提高设备可靠性。优化和更新的过程可以通过不断地迭代数

字孪生模型来进行，在模拟结果与实际情况的反馈中逐步完善和优化调度系统。物流配送优化-算法模型设计输入立库坐标系物流设备运行参数约束出/入库任务信息规则映射与量化优化算法输出AGV作业计划表规划

以立体仓库的物流配送时间效率最小化为目标，考虑堆垛机和AGV等物流设备的协同作业，

结合立库的空间特点设计对应的出入库策略、设备运行规则和多AGV运行避让规则等。具体以物流设备的运行数据、计划任务数据、

AGV调度数据作为输入，设计智能优化算法，输出AGV小车在车间运行的最佳搬运路线，最大程度的减少物流等待时间。物流设备运

行逻辑分析路径冲突设备运行规

则作业模式堆

垛

机

与AGV集成调

度模型优化理论物流配送作

业优化算法进化算法遗传算法pisx堆垛机作业计划表优先级规则启发式算法作业任务分配表物流配送优化-算法运行示例根据产线设计规模、与预先设定的生产及关键运行参数等内容对立库出入库物流过程进行推演，在整个推演过程中实时评估生产效率、设备状态以及运转过程是否异常等，从而对设计方案进行进一步的改善再验证，

评估最佳的设计方案。动态规划增量

立库产线的规模大小，为未来新增立库产线或规划提供决策级策略支撑。设备运营监测实现所有独立设备与架式设备的三维建模，

可以快速搜索、定位目标设备，便捷查询设备信息、设备安装应用信息、设备归属信息、设备运维信息以及

相关故障手册，运维人员无需频繁进出便可清晰掌握生产产区的资产状况。设备应用状态设备归属信息设备信息设备运行状态实时采集对应设备运行参数，设备运行参数推送至平台，

将物理对象与虚拟对象进行映射，实现仿真软件中模型状态实时更新数据同真实设备

运动一致，

真正监控到智能工厂的真实运行情况。设备数据监控设备生产记录运行曲线历史数据运行参数推送物理/虚拟对象映射设备运行仿真运行参数控制......pisx设备故障报警报警信息采集报警设备定位报警标签设备告警管理实时联动............设备属性查询设备影子能耗管理-多维分析多维度能耗分析 ■能耗总览：支持统计整厂当日用电、用水、

氮气、压缩气的总用量，

同时对水电气一周

的趋势进行汇总分析，可进行数据导出。 ■区域/BU能耗：支持按照年月周日和自定义实际维度的方式进行查询。围绕电的用电类型、楼栋用电、时刻用电，统计总用电类型占比/同比等的关键指标。支持数据导出。帮助管理人员快速查看园区整体用能情况，辅助能耗调度决策。■能流分析：在一张能流图上能够快速呈现不同楼栋的不同用电类型的对比。■表状态：对园区不同楼栋各个水电气表进行汇总监测，辅助运维人员快速发现异常仪表并进行校正。能耗管理-群控节能智控节能，创造可测量的价值通过物联网、

云计算、边缘计算技术

，AI人工智能算法实现科学决策与算法实时更新，“多参数+多约束条件控制算法”多点捕捉工况变化

，参数自主调优

，

实现供需平衡

，

持续优化能效。是目前最先进的公辅车间智控节能方案

，

帮助车间节省能耗5-30%。空压站•

保压控制：

保证末端用气及控制频

次的基础上

，实现最大化节能。•

窄带恒压：

变层叠式压力带为单压力带

，以母管压力、设备状态作调控依据

，充分利用设备效能

，调整运行

设备数量，

将设备的加载率提高至

98%以上

，根据基础管控情况不同

，站房能耗降低5-30%。能耗管理-群控节能中央空调系统•

保冷控制：

基于车间多点位数据采集

，动态寻找温湿度临界点

，建立车

间用冷模型进行负荷预测•

AI智能调参：

基于建筑负荷特征与

气象特征

，实时优化冷冻水出水温度，实现按需供冷。3D漫游3D漫游参观支持对工厂及各车间进行自动巡航，可以通过查看的工厂风貌、车间布局、设备三维结构、设备状态、报

警、设备定位等数据，同时对故障设备匹配处置告知卡（辅助尽快问题排查和解决）

。

系统支持通过时间快进、开始、暂停等操作，第一时间出具有效的漫游巡检报告。第三阶段孪生“深化挖掘”

解决方案业务流程优化深化运营分析&预测特定于域的逻辑合成决策知识库构建产品全周期应用L4综合安全碳中和pisxpisx物

理世界厂区/产线/设备L1/L0设备&传感器

（PLC/实时数据）立库孪生体计划孪生体

预测+决策

数字孪生平台+”综合管网维护L2设备执行(MOM)

过程控制(SCADA)L3生产运行系统

(MES/WMS)综合态势可视化风险隐患可视化业务系统(PLM/ERP/SCM)物流孪生体设备健康诊断深化增强型

运营调控自适应终端部署一体化工业数字孪生平台物流仿真物流效率

15%精益效率提升生产效率

12%一体化工业数字孪生平台设备连接监控响应速度

30%智能自动化工厂产能

13%数字孪生工厂管理效率

65%产线仿真投资费用

10%pisx03实施保障三维建模能力优势超大模型支持支持超大模型的在线展示无需IE插件，无需服务器渲染，普通笔记本也能轻松打开几百兆的模型2D/3D模型库大量设备模型直接使用已积累包括智慧城市、能源、制造、公共事业、物流运输等行业3D模型模型压缩比超高模型压缩比PIDT采用多种智能算法，使得原模型在转换后的大小是原来的5%~10%，加载模型飞

一般的感觉。快速开发优势—所见即所得的可视化低代码开发平台数字孪生应用的运维通病是后续真实场景改动后三维孪生体无法马上同步，可视化低代码开发平台有效解决了此问题只需20分钟，

web端无须引入各种插件，即使没有任何编程经验的三维模型师、

设计师也可以通过拖拽实现复杂的交互数据分析面板层致力于提供一套简单方便、专业可靠、无限可能的数据可视化最佳实践。业务逻辑交互应用层图形化“编程”，快速完成业务事件流，得到可视化的、全局的事件流线网三维高拟真场景层依托先进的三维实时互动引擎技术，向使用者提供

快速场景搭建能力。面向工业数字孪生可视化低代码开发平台32••XR支持优势—适合大面积工厂车间应用的XR应用快速构建支持高度差异化、创新、灵活的AR开发工具

“以平台为中心”

VuMark

图像目标

多目标圆柱体目标实物目标模型目标区域目标通过3D+IoT高效地创建AR内容使用自定义ID标识对象目录、杂志、电影海报、小册子具有平坦表面与多个侧面的对象圆柱形产品封装刚性手持对象，

例如玩具任何具有CAD模型的对象大型室内空间工厂或购物中心工业数字孪生平台—AR/VR能力扩展提供易用的和快速实现价值的AR/VR产品

AR/VR助力企业实现业务连续性

M300

2D/单目眼镜

通过AR进行产品可视化

通过AR进行品牌营销

通过AR进行产品配置

通过AR提供产品伴侣pisx制造培训知识捕获记录

“以解决方案为中心”

远程专家协作

扩展制造专业经验

提升操作员理解和安全水平

改善装配和培训时间

提高吞吐量和按时交付率

轻松的知识捕获

清晰、准确的工作说明

极为有效的培训方法

更快的SOP记录

增强