随着数字化转型的浪潮席卷全球，数字孪生技术正成为推动工业4.0和智能制造的关键力量。本文深入探讨了数字孪生技术在大宗产业园区的应用案例，揭示了这一技术如何赋能园区管理、提升运营效率，并为企业带来革命性的变化。

一、数字孪生：数字化设施、数字化业务、数字化运营

1、如何理解数字孪生？

数字孪生就是实例化、格式化、数字化、软件化真实世界的过程，从帮助企业更好的进行管理、监测、运营，为企业数字化转型提供有力支撑。

2、国家战略层面如何看待数字孪生技术？

早在2021年发布的十四五规划中，就明确了加快推进制造强国、质量强国建设，同时也提出全国进行数字化转型的指导要求，数字孪生作为数字化转型的重要手段不断被强调。

围绕机械、航空、电子、电子、大宗供应链等重点领域，建设数字化车间和智能工厂，构建面向装备全生命周期的数字孪生系统，推进基于模型等系统工程（MBSE）规模应用，依托工业互联网平台实现装备的预测性维护与健康管理。

国家八部委联合发文，要求推进智能制造、绿色制造示范工厂建设，构建面向工业生产全生命周期的数字孪生系统，探索数字孪生技术智能应用场景，并推进相关标准的制修订工作，加大标准试验验证力度。

3、数字孪生技术应用场景有哪些？

二、数字孪生建设理念

“可视引擎+数据引擎”双核驱动：在数字空间构建与物理空间高度相似的工厂级、车间级、产线级、设备级的可视化模型，通过数据驱动，在三维空间中围绕智能化生产的作业、资源、设备等资产和数据进行实时可视化展示，设备状态实时监测与告警，打造可视、可管、可控的数字孪生管理平台。

平台设计思路

依托5G、工业互联网、人工智能、虚拟现实、工业机器人等先进的“工业4.0”数字化技术为基础，以数字孪生为理念，以可视化为特色，围绕全面态势监测、智能生产管理、绿色工厂建设、智慧安全运营四大主题，打造建设兼顾“对外展示汇报、对内运营监测”的智慧数字孪生平台，统一实行对人员、物料、设备、环境等设施设备的可视化管理，更有效的保障生产安全，提升故障服务效率，降低厂区运维成本，最终全面提升厂区综合管理水平。

• 全面态势监测：通过全面物联网搭建运营中枢的数据底座，实现生产制造&厂区运营的运营数据改善。
• 智能生产管理：通过数据融合集成和结合业务场景的深层数据分析治理，实现对设备、生产、工艺流程的辅助高效故障排查。
• 绿色工厂管理：立足国家30·60战略目标，响应“绿色制造”建设倡导，探索节能降碳智慧工厂的能源管理。
• 智慧安全运营：围绕厂区故障快速定位，对园区安全、环境等进行全方位的监管，实现厂区智慧可视化管理。

数字孪生IOC平台架构

三、数字孪生技术实际应用场景案例

1、智能生产管理

（1）产线监测：直观呈现车间产线的分布，并以信息牌方式显示每条产线的重点指标（如当前生产任务、生产进度情况等），点击任一产线，可以图表展示产线工序中所有设备指标状态，点击单 个设备可查看详细信息；当车间生产过程有工序设备发生告警时，可直接定位到告警所处位置，并通过空间查询能力，联动周边摄像头调取实时画面进行故障确认和处置联动。

（2）仓储管理：

• 仓库环境可视化：实现仓储（原料库、成品库、半成品库）区域分布与货架分布可视化；
• 储位管理可视化：对仓储储位使用情况，储位分布、储位物次占用等情况进行综合可视，可进行货位或物资快速搜索，查询物资所在货位，并可查看当前存储物料详细信息。同时并联动视频监控调取库区实时画面。
• 库存管理可视化：综合呈现库存情况、库存占比、临时/呆滞物料库存排名等情况，并可以呈现库存物料位置分布情况；
• 出入库可视化：综合展示出库/入库处理情况，月度出入单量趋势走势；
• AGV/叉车作业可视化：通过对接AGV/叉车调度管理系统，全面掌握车辆实时位置，作业情况。

（3）经营分析：集成SRM、ERP系统、MES系统。打通订单与生产计划、生产与上下游供应商的客户订单或预测数据，一屏掌握订单情况、销售情况、生产情况、计划执行情况，保障销售订单到计划履行无一遗漏，实现销售拉动订单。订单拉动计划的数据全流程闭环，同时有助于领导层进行生产资源的排期与决策。

2、绿色工厂建设

（1）用能监测：对工厂用电、用水、用气按年度/月度、分区/分项进行统计，对照明、空调整体用能情况、资产工况进行统计呈现，实现各类水表、电表、照明、空调末端设备的点位分布可视；设 备资产信息查看及故障定位与故障快速处置；全面掌握厂水电气使用情况，清晰的了解高耗能、用能异常的具体场景与原因。

（2）碳盘查

基于工厂用能、碳减排、碳汇的监测、核算、统计和分析的关键指标数据，全面掌握工厂碳排放、碳减排、碳汇及达峰中和情况；

展示各类设施不同时间、不同场景下园区的直接碳排放、间接碳排放、其他间接碳排放的情况，对厂区进行碳家底盘查，为日后碳相关服务（如：碳交易）打下基础。

（2）碳服务

在“双碳”战略目标要求下，依托厂区碳盘查、碳排放监测数据和各类汇聚的数据成果，碳服务提供碳达峰/碳中和的预测路径及数据可视，同时对碳排放趋势与厂区产值、员工 人数、能源消费的对比分析数据进行一屏统览，为长期低碳发展打下坚实的基础。

3、智慧安全运营

1）可视化监控

直观展示厂区和车间内的摄像头设备分布，通过三维平台直接点取摄像头调取实时的视频画面，从“通过画面找位置”到“通过位置找画面”，提升管理效率；对于重点监控位 置支持视频画面固定全时显示，确保重点生产区域的生产安全；设备发生告警支持高亮显示，并可快速定位所在位置调取画面，便于管理人员快速了解告警信息，迅速采取措施。

两侧图表看板提供综合数据展示视频资产工况、视频设备状态（在线、离线、故障）信息、设备资产列表、当日值班人员信息等。

2）周界防控

集成周界系统数据，对厂区布设的周界监测设备分布直观展示；并突出展示出周界防护的围栏防护区域和边界；对于有人员闯入或翻墙等事件时，可高亮闪烁告警发生位置，并 可快速定位告警所在位置，同步联动调取视频监控，及时掌握现场画面并进行联动处置；不间断的保障厂区周界安全。

3）安全消防

消防设施管理：全面实现对消防设施、消防通道、消防登高区等消防资源的可视化管理，直观展示消防设备的位置分布、点击可查看设备详情等，提升基础设施运维效率；

安消联动：厂区出现消防报警，可通过直观呈现消防疏散路线图、安全区域点位，更好地指挥员工进行安全疏散。同时定位到该设备，通过空间查询能力调取周边视频画面，辅助 判断确定告警的真实性，提高事故的处置效率。

4）车辆物流

集成物流管理系统，呈现整个车辆的排班计划表；同时掌握车辆物流综合数据（厂区停车总览、园区车辆情况、物流使用情况、今日车辆预约）情况等；

点击任一库房，可查看码头明细（如预约车辆详细车牌号、单据号、预约类型，不同的预约类型用不同底色显示，帮助管理者直观了解。

四、数字孪生技术应用于大宗产业园区的价值分析

1、打通数据孤岛：

打破系统之间既有壁垒， 在IOC平台中全面对资产 实现可视、可查、可管、 可控。综合提升厂区的管 理效率，保障工厂生产安 全、提升制造质量。

2、提高协同效率：

实现多部门，多岗位协同 共享，加速业务流转和事 件闭环，实现智能生产、 安全运营，提效降本。

3、支撑运营决策：

通过三维建模还原，实现 虚实关联映射，建立厂区 管理的统一视图，支撑管 理人员进行高效、精准的 进行诊断和决策。

4、创新展示窗口：

实现智能生产和精益服务 水平可视化、透明化，打 造企业数字化科技创新展 示平台。