近年來，得益于大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字孿生的實施已逐漸成為可能。現(xiàn)階段，數(shù)字孿生已被廣泛應(yīng)用于工廠、交通、智慧城市等諸多領(lǐng)域，特別在智能制造領(lǐng)域。

在百礦集團電解鋁工廠車間內(nèi)，整齊排列的電解槽內(nèi)正在發(fā)生劇烈的電化學反應(yīng)，原本只能依靠工人親自查驗監(jiān)測的工業(yè)場景，如今，廣域銘島成功助力百礦集團打造電解鋁數(shù)字孿生工廠，使得現(xiàn)場工人在電腦屏幕上就能實時掌握車間的人員、物流、設(shè)備、質(zhì)量、安全現(xiàn)狀。

廣域銘島打造的電解鋁數(shù)字孿生工廠，通過三維建模，建設(shè)契合業(yè)務(wù)場景的指標體系，構(gòu)建電解車間、整流所、空壓站、鍋爐、汽輪機等虛擬模型，打造一站式數(shù)字孿生全場景可視化。同時，基于IIoT平臺融合大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)測性維護，提前發(fā)現(xiàn)、預(yù)警設(shè)備安全問題，輔助操作決策，不僅保障了作業(yè)人員的生產(chǎn)安全，也提高了管理效率和水平，為工廠邁向數(shù)字化、智能化奠定了堅實的基礎(chǔ)。

找準轉(zhuǎn)型突破口，打造數(shù)字孿生工廠

電解鋁是百礦集團的重要產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)能可達130萬噸，但電解鋁也是耗能大戶，在雙碳達成目標背景下，電解鋁工廠亟需通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型優(yōu)化生產(chǎn)和資源配置，實現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)。

電解鋁是典型的流程型行業(yè)，設(shè)備種類繁多、工藝復(fù)雜、工況環(huán)境嚴酷，環(huán)保和安全生產(chǎn)形勢嚴峻，整體生產(chǎn)組織缺乏柔性，如何借助數(shù)字化技術(shù)賦能產(chǎn)業(yè)向高科技、低環(huán)境負荷方向轉(zhuǎn)變成為百礦鋁產(chǎn)業(yè)要面對的關(guān)鍵問題。數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用實踐讓百礦找到了突破口。

2021年起，廣域銘島對百礦電解鋁全生命周期進行了數(shù)字化智能化改造，融合了AIoT技術(shù)能力，為其打造一體化數(shù)字孿生工廠，實現(xiàn)了工廠空間精準監(jiān)控、工藝流程仿真、設(shè)備壽命預(yù)測維護、雙碳能源減排等主要業(yè)務(wù)功能，基本達成可視化、虛擬驗證、仿真、預(yù)測等關(guān)鍵目標。

首先，廣域銘島基于的Geega(際嘉)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(以下簡稱“Geega平臺”)實現(xiàn)對工廠設(shè)備生產(chǎn)要素的數(shù)據(jù)采集，打通槽控系統(tǒng)、天車控制系統(tǒng)、地磅控制系統(tǒng)、空壓機控制系統(tǒng)、高溫液鋁系統(tǒng)、ERP、MES等，實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備，設(shè)備與系統(tǒng)的連接，融合大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一的知識圖譜，形成全廠數(shù)字孿生模型，全方位、多維度真實還原了物理工廠。

△百礦電解鋁數(shù)字孿生工廠

“可視化孿生工廠使用數(shù)字線程技術(shù)對抽象模型進行表達，便于目標使用者對運行環(huán)境直接對象模型的理解，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程、同步可見，打破了時間、空間、層級之間的限制，便于各業(yè)務(wù)周期的人員統(tǒng)一協(xié)作，提升工廠整體的管理效率。”廣域銘島研發(fā)中心大數(shù)據(jù)部高級產(chǎn)品經(jīng)理李海瑞表示。

其次，廣域銘島依托工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智能、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，通過歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的交叉分析，實現(xiàn)對設(shè)備故障實時報警和設(shè)備壽命預(yù)測性維護，輔助一線作業(yè)人員對設(shè)備運營狀態(tài)了然于胸，并通過往期故障處理方案的沉淀，及時給出“專家級”操作指令，保障了設(shè)備運行安全以及健康度精準掌控。

最后，依托吉利深厚的制造底蘊，廣域銘島善于通過數(shù)字化技術(shù)進行工業(yè)知識和機理模型的沉淀，通過對百礦電解鋁的不同場景問題的分析與解決，積累了有效的算法模型，打造了一系列具備高適用性的工業(yè)軟件，如運營指標診斷APP、電解槽工藝自優(yōu)化APP、槽修管理APP、陽極管理APP、出鋁管理APP、智能化配煤管理APP等，幫助工廠提高設(shè)備運行效率，優(yōu)化生產(chǎn)工藝及過程，降低物耗、能耗，提升效益。

△百礦基地俯瞰圖

虛實融合   助力智能制造

在百礦鋁產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，數(shù)字孿生發(fā)揮了基礎(chǔ)性作用，實現(xiàn)了虛擬世界與物理世界的技術(shù)融合，通過以虛仿實、以虛映實，實現(xiàn)工廠可視化與透明化管理，改變了工人傳統(tǒng)的工作模式，保障了車間設(shè)備和工業(yè)環(huán)境的安全以及管理運營的優(yōu)化，數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用效果日益顯著。

數(shù)字孿生作為目前熱度最高的數(shù)字化技術(shù)之一 ，存在巨大的發(fā)展空間。Gartner連續(xù)三年將數(shù)字孿生列入年度(2017-2019)十大戰(zhàn)略性技術(shù)趨勢，認為它在未來5年將產(chǎn)生顛覆性創(chuàng)新，同時預(yù)計到2021年，半數(shù)的大型工業(yè)企業(yè)將使用數(shù)字孿生，從而使這些企業(yè)的效率提高10%。

我國將數(shù)字孿生技術(shù)作為建設(shè)數(shù)字中國的重要發(fā)展方向，自2019年以來，政府陸續(xù)出臺相關(guān)文件，推動數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展，2020年我國又將數(shù)字孿生寫入“十四五”規(guī)劃。今年以來，重慶、上海、廣州、廈門、武漢等各地政府相繼發(fā)布關(guān)于元宇宙發(fā)展的指導(dǎo)規(guī)劃，其中普遍提及虛實融合助力智能制造，支持打造數(shù)字孿生工廠，加快推進工業(yè)元宇宙發(fā)展進程。

數(shù)字孿生已然成為垂直行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要使能技術(shù)。廣域銘島依托吉利36年的制造經(jīng)驗，較早布局數(shù)字孿生技術(shù)領(lǐng)域，打造了汽車數(shù)字孿生工廠、電解鋁數(shù)字孿生工廠、電廠數(shù)字孿生工廠等，覆蓋設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造、驗證調(diào)試、智能決策與優(yōu)化、設(shè)備運維、綠色回收等工廠全生命周期與價值鏈，沉淀了一套成熟的數(shù)字孿生實施方法論，形成全鏈路數(shù)據(jù)資產(chǎn)，實現(xiàn)資源動態(tài)配置，協(xié)同高效，降低企業(yè)管理運營成本，助力企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

隨著智能制造趨勢的加速，越來越多企業(yè)將加入數(shù)字化轉(zhuǎn)型大潮，具備深厚制造底蘊并提前布局先進信息技術(shù)的廣域銘島也必將迎來更多機遇，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)同行，共同為中國智造的實現(xiàn)發(fā)揮更大價值。