2022年8月24日，在中国工程机械工业协会主办的主题为“新阶段、新格局、新作为”的第十九届中国工程机械发展高层论坛在湖南长沙成功举办，在主题为“创新驱动——数字智能、绿色低碳”平行论坛（一）上，山东捷瑞数字科技股份有限公司副总经理耿建新发表了《基于数字孪生驱动工业互联网，工程机械行业应用实践》主旨演讲。

  山东捷瑞数字科技股份有限公司副总经理耿建新作《基于数字孪生驱动工业互联网，工程机械行业应用实践》主旨演讲

  （以下为演讲实录）：

  基于数字孪生驱动工业互联网，工程机械行业应用实践

  一、数字孪生驱动工业互联网模式探索

  1、什么是数字孪生?

  数字孪生是物理世界在数字世界里的双胞胎，本质是数据＋仿真的智能应用。从1960年CAD诞生到2003年Grieves第—次提出数字孪生概念，PLM、CAE等技术便开始持续发展；2010年随着物联网技术兴起，NASA着手探索实时监控技术；2013年工业4.0概念问世，NASA、美国空军研究实验室、西门子、GE等工业企业相继应用数字孪生技术；2020年，Gartner被列入未来十大先进技术之一，智能制造、工业互联网自此蓬勃发展。

  数字孪生是以多维模型和融合数据为驱动，通过实时连接、映射、分析、交互来预测、优化和控制物理世界，使物理系统的全要素、全过程、全价值链达到最大限度的优化。同时，数字孪生与工程机械的深化融合能够有力推动产业数字化、网络化、智能化发展进程，成为产业变革的强大助力。

  因此，数字孪生是工业数字化的一种思路、方法论，也是一种技术体系和技术能力，可通过数据感知、实时分析、设计验证、智能决策、迭代优化、精准执行来实现实体世界与虚拟世界间的双向映射，它并不是点金术，而是持续改善的机会和手段。

  另外在应用方面，数字孪生涵盖描述、诊断、预测、决策四个等级进程，通过感知设备采集到的数据，对物理实体各要素进行监测和动态描述，再根据历史数据的分析，检查功能、性能变化的原因，揭示各类模型的关系，预测未来，实现仿真模拟验证，并在分析和预测未来的基础上，进行洞察决策。

  2、数字孪生与工业互联网的关系是什么?

  工业互联网为数字孪生提供了载体，激活了数字孪生体，使其成为有生命力的模型。通过物理世界与数字世界的双向映射、动态交互和实时连接，在虚拟环境实现全要素建模，三维模型1：1还原真实物理场景，并在数字世界持续对物理实体进行监控、控制、诊断、预测、决策，搭建起基于工业互联网的数字孪生体。

  3、数字孪生如何赋能工程机械行业?

  近年来，我国基础设施建设面临着建设质量亟待提高、人口红利逐步消失、环保要求日益严格等问题，工程机械行业加速向自动化、智能化方向发展。随着国内企业逐渐向国际化企业转型，行业龙头之间的市场竞争愈加激烈，在未来智能互联引领的大时代，工程机械行业头部企业开始思考如何借助数字化和智能化技术实现降本增效。在此过程中，捷瑞数字先后为多家龙头企业构建了基于工业互联网的数字孪生体。

  徐工集团提出了产品智能化、研发智能化和制造智能化的构想，捷瑞数字参与了生产运营智能调度中心、数字孪生产线等项目；三一重工近年来重点推进“灯塔工厂”建设，捷瑞数字利用自身的数字孪生技术优势，参与并实施了长沙、重庆、昆山等多个数字孪生厂的建设；中联重科成立中科云谷公司，向“工业互联网”领域全面进军，捷瑞数字参与了数字孪生样机项目；山东临工挖机数字孪生产线的建设捷瑞数字同样参与其中。

  进入智能互联时代，5G、大数据、工业互联网等新技术正在为工程机械的数字化、智能化发展赋能。从国内外工程机械龙头企业的智能化发展策略和应用实践来看，智能化发展聚焦于产品、研发、制造、服务等多个环节。

  因此，重新思考产品及其应用场景，让数字化渗透到产品的各个关键环节，将成为工程机械产品未来的重要发展方向。

  二、工程机械行业应用实践

  基于数字孪生驱动的工业互联网，可从营销、生产、服务、培训四大环节创新工程机械发展模式，助力工程机械行业数字化转型。

  1、数字化营销

  线上云展厅：基于数字孪生技术，融合XR、虚拟数字人等多种技术手段，为企业构建数字孪生云展厅，无时空局限、交互体验强且能多终端应用，使用户获得高保真、无限界的沉浸式体验，并通过多营销渠道整合，集客吸粉，利用决策分析模型算法，对用户进行精准画像，实现快速精准营销。

  产品营销：帮助客户实现产品数字化交互，提升产品互动展示效果。基于虚拟产品体验的定制设计，提升产品竞争优势，促进企业产品价值流分析和优化。

  2、数字化生产

  在数字化生产中，通过搭建涵盖工位级、产线级、车间级与工厂级多尺度数字孪生场景的数字孪生工厂，能够打破数据孤岛，实现全局物联感知、实时监控分析、安全应急管理、辅助生产调度与决策等功能。

  数字孪生工厂可从人员状态、设备状态、物料状态全链条实现生产状态孪生管控。结合UWB等人员定位系统，实现人员位置定位、作业路径、活动轨迹、危险区域报警提示；通过建立产线设备完善的故障知识库，实现设备故障报警及精确定位故障点、设备故障提前预警等；全方位追踪产线物料全生命周期状态，包括边缘库物料、产线上产品、AGV物料。

  与此同时，数字孪生工厂通过依托产品整个周期的真实相关数据，可在虚拟环境中对生产全过程进行仿真分析优化：

  生产节拍分析优化：通过分析机器人的工作时序逻辑，查找机器人不合理的工作时序，消除机器人工作时序不合理导致的等待浪费，提升生产线的生产节拍，从而提高车间生产效率，最终实现降本增效的目的。

  产线布局仿真优化：借助成套库的概念，对物流路线问题、搬运频次、管理模式等问题进行改善。运用仿真系统，验证了SLP规划布局的可行性。通过布局的规划，工厂的面积利用率大大增加，缩短了生产制程周期，降低了企业的物流搬运成本，企业生产成本，从而达到提高产能，节约成本的目的。

  人工可达性分析：针对工业自动化机器人或操作人员可达性进行仿真验证，分析机器人或操作人员在规划的操作环境中工作负载是否超过预期，作业强度是否在设计范围内等。

  产线流程仿真分析：通过用PERT图来表达每个作业过程和它们之间的相互关系，以时间为中心，找出从开工到完工所需要时间的最长路线，并围绕关键路线对系统进行统筹规划，合理安排以及对各项工作的完成进度进行严密的控制，以达到用最少的时间和资源消耗来完成系统预定目标。

  3、数字化服务

  AR远程诊断：基于数字孪生的AR远程故障诊断系统，通过与多个业务管理系统集成，提供了—套高效的远程协作工具，可帮助—线服务工程师与本部技术专家开展远程协同作业，专家不用出差就能指导—线工程师快速解决复杂故障，进而达到降低服务成本、提升服务能力、提高客户满意度的目的。

  设备运维服务：数字孪生通过数据采集、大数据分析，结合智能算法以数字技术驱动设备检修维护、寿命预测等运维业务转型，改变之前事后维修、预防性维修模式，向预测性维护、状态检修转变，有效减少设备过修、欠修，延长设备检修周期，减少备件消耗，降低设备运维综合成本。

  设备后市场服务：通过数字孪生助力工程机械行业后市场服务，实现设备全生命周期管理，融合设备运行数据，全面监测设备作业分布、运行状态、能耗等，构建完善的设备故障诊断和健康管理体系。

  4、数字化培训

  基于数字孪生技术创建3D沉浸式场景，佩戴VR眼镜进行培训，可获得沉浸效果。VR培训可在孪生空间内展示设备的内部结构，动态展示设备的使用流程、综合保障流程等，直观的达到理论教学目的；按照文字语音提示和教学内容，通过实时互动实现设备实操训练；实时监测操作流程的规范性与正确性，给出每一次操作的考核评估信息；通过3D动画与粒子效果模拟典型突发状况，达到安全教育目的。

  数字化培训也可进行结构原理展示，通过产品孪生形式，直观地进行设备内部结构认知，工艺原理特性展示，操作及维修保障流程演练。帮助了解产品组成，零配件安装位置，关联结构、运转原理动画，工艺流程动画，产品操作培训，产品维保培训，产品维保考试，产品操作考试等内容。

  三、捷瑞数字与伏锂码云平台简介

  1、山东捷瑞数字科技股份有限公司

  山东捷瑞数字科技股份有限公司，是一家数字孪生驱动的工业互联网公司。依托于自主的工业互联网平台-伏锂码云平台，以数字中心为载体，以数字孪生和工业互联网为两翼，从数字化营销、数字化生产、数字化管控三个维度，助力企业数字化转型，赋能制造业数字化变革。

  捷瑞数字成立于2000年，从早期的中国工程机械商贸网运营，到面向装备制造领域的软件开发、虚拟仿真，逐步拓展到面向全行业的数字技术综合应用。2013年伴随公司股改转型，业务领域专注于工程机械、商用车、能源、医药化工、军工等。2021年伴随国家战略导向，捷瑞数字推出阿西姆光伏网、阿西姆锂电网，以此为契机业务领域进一步拓展至光伏锂电等新能源行业。

  2、伏锂码云平台

  伏锂码云平台是一个面向数字孪生领域的PaaS平台，基于“J3D数字孪生引擎”与“RBI商业智能设计器”两大开发工具，助力数字孪生实现轻量化、普适化、便捷化，以及超出想象的低成本，让机械制造、能源、电力、军工等多行业轻松实现数字孪生。在为众多生产制造类企业服务的过程中，平台积累了五十七项发明专利，均已获得授权，高价值专利支撑着高质量发展！