1. XR及數(shù)字孿生助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型

“圍繞機(jī)械、汽車、航空、航天、船舶、兵器、電子、電力等重點(diǎn)裝備領(lǐng)域，建設(shè)數(shù)字化車間和智能工廠，構(gòu)建面向裝備全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)，推進(jìn)基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）規(guī)模應(yīng)用，依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)裝備的預(yù)測性維護(hù)與健康管理?！?/p>

——《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》

“突破工業(yè)現(xiàn)場多維智能感知、基于人機(jī)協(xié)作的生產(chǎn)過程優(yōu)化、裝備與生產(chǎn)過程數(shù)字孿生、質(zhì)量在線精密檢測、生產(chǎn)過程精益管控、裝備故障診斷與預(yù)測性維護(hù)、復(fù)雜環(huán)境動(dòng)態(tài)生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度、生產(chǎn)全流程智能決策、供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化等共性技術(shù)。

推動(dòng)數(shù)字孿生、人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）/混合現(xiàn)實(shí)（MR）等新技術(shù)在制造環(huán)節(jié)的深度應(yīng)用，探索形成一批“數(shù)字孿生+”“人工智能+”“虛擬/增強(qiáng)/混合現(xiàn)實(shí)（XR）+”等智能場景?！?/p>

——《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》

以上兩段是國家“十四五”規(guī)劃中，關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)字化建設(shè)的指導(dǎo)文件內(nèi)容。

數(shù)字孿生技術(shù)將是未來數(shù)字化產(chǎn)線的重要構(gòu)成！但這里反復(fù)出現(xiàn)的XR（VR、AR、MR等）技術(shù)和數(shù)字孿生又是什么關(guān)系呢？

我們先看看下面這張圖，認(rèn)識(shí)一下數(shù)字孿生體：

產(chǎn)品全壽命周期數(shù)字孿生體

產(chǎn)品研發(fā)從概念開始，在設(shè)計(jì)、工藝階段，人們創(chuàng)建了產(chǎn)品的研發(fā)數(shù)字孿生樣機(jī)，基于此數(shù)字孿生樣機(jī)可以制造出實(shí)體產(chǎn)品，形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字孿生；在制造和交付客戶運(yùn)營維護(hù)階段，實(shí)體產(chǎn)品在物理世界運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)信息可以映射到設(shè)計(jì)數(shù)字樣機(jī)模型上，形成產(chǎn)品運(yùn)營數(shù)字孿生。

而面向工廠產(chǎn)線，除了產(chǎn)品制造過程的孿生數(shù)據(jù)外，還集合了生產(chǎn)設(shè)備、加工制造、物料流轉(zhuǎn)、生產(chǎn)管理等多個(gè)維度的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)，共同構(gòu)建了一個(gè)更加復(fù)雜、多專業(yè)、多學(xué)科、相互干涉影響的數(shù)字孿生體。

隨著制造技術(shù)的不斷升級(jí)迭代，理解這些工廠產(chǎn)線的孿生數(shù)據(jù)會(huì)越來越困難，對(duì)監(jiān)控、決策人員的要求越來越高，同時(shí)伴隨著的是評(píng)判與決策效率的降低。

這時(shí)我們有了兩種解決方案：

1、 構(gòu)建人工智能，通過AI輔助進(jìn)行評(píng)判與預(yù)測；

2、 讓數(shù)字孿生體更加易懂，降低認(rèn)知難度。

而很長一段時(shí)間內(nèi)，AI雖然可以提供輔助的評(píng)判，但決策依然需要“人”來做，決策的依據(jù)依然是對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)知，“人”成為了瓶頸。

這不禁讓我們想到電影《黑客帝國》中的一幕——透過數(shù)字看到一個(gè)映射現(xiàn)實(shí)更超越現(xiàn)實(shí)的虛擬世界。

圖片源自電影《黑客帝國》

壞消息，我們沒有一雙特異功能的眼睛；

好消息，我們有XR！

2.XR注定成為數(shù)字孿生的未來伙伴

如“十四五”規(guī)劃指導(dǎo)文件中所說，我們需要基于數(shù)字孿生體實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場多維智能感知、進(jìn)行生產(chǎn)過程優(yōu)化、質(zhì)量在線精密檢測、生產(chǎn)過程精益管控、生產(chǎn)設(shè)備故障診斷與預(yù)測性維護(hù)、殘次品產(chǎn)生過程追溯與調(diào)優(yōu)、復(fù)雜環(huán)境動(dòng)態(tài)生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度、產(chǎn)線內(nèi)外物流智慧協(xié)同等業(yè)務(wù)的開展，必然需要對(duì)工廠產(chǎn)線孿生數(shù)據(jù)的監(jiān)控、分析、判斷和預(yù)測，XR技術(shù)就自然的成為數(shù)字孿生的伙伴，成為“意識(shí)人體”通過認(rèn)知“數(shù)字虛體”管理“物理實(shí)體”的橋梁。

我們通過XR技術(shù)，將數(shù)據(jù)庫中的海量數(shù)據(jù)，構(gòu)建成一個(gè)“人”容易認(rèn)知的、與工廠及產(chǎn)線物理形態(tài)一致的、虛擬的三維工廠，產(chǎn)品及物流在其中流轉(zhuǎn)，使其與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)狀態(tài)完全一致的同步運(yùn)行，又或復(fù)現(xiàn)某個(gè)需要分析診斷的歷史時(shí)段、預(yù)測某個(gè)未來生產(chǎn)情景，附加超現(xiàn)實(shí)的電氣、信號(hào)、音頻等可視化的鏈路展現(xiàn)，輔以數(shù)據(jù)圖表，提供直觀的監(jiān)控、分析、判斷和預(yù)測依據(jù)。

3. 和遠(yuǎn)mTwins數(shù)字孿生工廠

近年來經(jīng)過多個(gè)數(shù)字孿生工廠項(xiàng)目的實(shí)踐，和遠(yuǎn)科技推出基于XR技術(shù)的mTwins數(shù)字孿生工廠平臺(tái)。

mTwins數(shù)字孿生工廠

mTwins數(shù)字孿生工廠包含數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)孿生呈現(xiàn)3部分。

數(shù)據(jù)編輯：主要通過導(dǎo)入客戶的產(chǎn)線、產(chǎn)品CAD工程模型，進(jìn)行編輯配置，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線輸送設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備的拼裝，并對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程各階段毛坯件到成品的掛載，以及產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)的定義、與驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的映射等，實(shí)現(xiàn)工廠產(chǎn)線三維虛擬場景的搭建。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：主要通過從ERP、SCM、MES、SCADA、ANDON等生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，設(shè)備PLC及IO的數(shù)據(jù)采集，激光探針、圖像識(shí)別設(shè)備等過點(diǎn)信息采集，以及CCTV實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集，獲取產(chǎn)線實(shí)施狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)由數(shù)據(jù)清洗，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的、一致性、合法性與輕量化的處理，成為XR所需的可視驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)孿生呈現(xiàn)：通過XR技術(shù)為我們復(fù)現(xiàn)超現(xiàn)實(shí)的孿生虛擬工廠產(chǎn)線。

• 每個(gè)生產(chǎn)與輸送設(shè)備通過實(shí)時(shí)指令數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)其三維模型與現(xiàn)實(shí)產(chǎn)線完全同步的進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)作；產(chǎn)品根據(jù)生產(chǎn)過程表現(xiàn)不同階段的毛坯、成品及裝配狀態(tài)；AGV等運(yùn)送裝置同步運(yùn)行；每個(gè)掛載的零部件都有自己獨(dú)立的ID，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件的全過程跟蹤與追溯。

• 觀看者可在完全同步的三維虛擬產(chǎn)線中游覽，隨時(shí)查閱設(shè)備的出廠信息、檢維修記錄、實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)等信息；針對(duì)生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品，也可查詢其產(chǎn)品ID，關(guān)鍵零部件ID及相關(guān)信息，并可調(diào)用產(chǎn)線CCTV，查看實(shí)景監(jiān)控視頻，虛實(shí)對(duì)比。

• 當(dāng)然，還可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的告警跳轉(zhuǎn)，甚至對(duì)相關(guān)檢維修人員的通知，并聯(lián)通產(chǎn)線的AR巡檢，支持檢維修作業(yè)及遠(yuǎn)程專家指導(dǎo)。

4. 數(shù)字孿生工廠的價(jià)值

基于XR技術(shù)的mTwins數(shù)字孿生工廠，將為企業(yè)生產(chǎn)制造帶來直面“提降增”的廣闊價(jià)值空間。

• 支撐整體工藝管理和優(yōu)化、 資源配置與調(diào)整、 質(zhì)量管理與追溯、 能效管理、 生產(chǎn)排程等各個(gè)環(huán)節(jié)決策；

• 實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)工況， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過程中的各種異常和不穩(wěn)定性， 支撐可控柔性生產(chǎn)、滿足環(huán)保的要求；

• 在設(shè)備出現(xiàn)狀況前提早進(jìn)行預(yù)測，以便在預(yù)定停機(jī)時(shí)間內(nèi)更換磨損部件，提升維護(hù)的效率，避免停工、停產(chǎn)；

• 基于對(duì)產(chǎn)線中關(guān)聯(lián)設(shè)備的整體狀態(tài)分析與歷史復(fù)現(xiàn)，支撐復(fù)雜設(shè)備故障的診斷；

• 實(shí)現(xiàn)數(shù)字倉儲(chǔ)監(jiān)控，支撐包括庫存數(shù)量管理、存儲(chǔ)布局管理，揀選調(diào)度、路徑優(yōu)化及安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控識(shí)別等；

• 產(chǎn)品生產(chǎn)全流程跟蹤，關(guān)鍵配件編碼、生產(chǎn)工位及人員的可視化監(jiān)控及可追溯；

• 企業(yè)展示，通過三維數(shù)字化工廠即可進(jìn)行全面的園區(qū)、車間產(chǎn)線、物流展示，展現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)力與產(chǎn)能，無需擔(dān)心現(xiàn)場參觀對(duì)生產(chǎn)的影響以及安全風(fēng)險(xiǎn)；

• 員工培訓(xùn)，支持新員工快速學(xué)習(xí)整條生產(chǎn)線工藝流程，掌握上下游生產(chǎn)關(guān)系，大幅提高培訓(xùn)效率和效果。

和遠(yuǎn)科技將不斷探索，致力于將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)切實(shí)應(yīng)用到制造業(yè)的產(chǎn)品研制工作流程中，通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化技術(shù)助力用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型！