數(shù)字孿生智慧工廠：電纜廠 3D 可視化管控系統(tǒng)

近年來，我國各類器材制造業(yè)已經(jīng)開始向數(shù)字化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，使得生產(chǎn)流程變得更加精準高效。通過應(yīng)用智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，企業(yè)可以更好地監(jiān)控生產(chǎn)線上的運行和質(zhì)量情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。電纜廠作為傳統(tǒng)機械器材加工業(yè)，更需順應(yīng)時代潮流，緊跟數(shù)字化趨勢。

圖撲軟件基于自研引擎 HT for Web 搭建的三維可視化電纜廠，是將傳統(tǒng)機械制造業(yè)的電纜廠在數(shù)字孿生世界完整映射。以電纜廠實景為基礎(chǔ)，1:1 復(fù)原了具有科技風(fēng)格的電纜廠環(huán)境，三維場景立體地呈現(xiàn)出工廠內(nèi)道路分布、建筑、廠房等場景。通過數(shù)字孿生布電線車間及倉儲車間，并搭配設(shè)備動畫、場景漫游、監(jiān)控數(shù)據(jù)等多維監(jiān)控方式，協(xié)助工廠管理者更系統(tǒng)的了解當前工廠的運行狀態(tài)。

廠區(qū)三維可視化

圖撲基于自研 HT for Web 3D 渲染引擎，打造三維可視化電纜廠廠區(qū)外景。廠區(qū)包含辦公樓、布電線車間、倉儲車間、能源裝備車間等主要建筑，輔以園區(qū)周邊道路、建筑、車流、綠植、燈光等景觀，豐富場景效果，營造出真實的電纜廠廠區(qū)外景。

在頁面左側(cè)，通過一些數(shù)據(jù)及圖表展示園區(qū)的基本信息及車間的重要信息，如園區(qū)的產(chǎn)值、人數(shù)、面積、車間的生成能力，以及倉儲能力等等。方便管理者快速了解園區(qū)實時狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。圖撲軟件支持 2D 面板和圖表的數(shù)據(jù)綁定，2D 可與 3D 在三維空間無縫融合復(fù)用素材資源。

用戶使用鼠標左鍵點擊建筑物頂部的信息標簽，即可將視角拉近至標簽附件，便捷、快速且清晰的查看廠房信息。

在頁面頂部，使用列表搜索的方式展示當前最新廠區(qū)事件，主要內(nèi)容為展示車輛進出情況（車牌照、出車頻率、當前狀態(tài)等）。點擊列表搜索右側(cè)查看按鈕，查看近段時間內(nèi)所有廠區(qū)事件。

圖撲軟件基于 WebGL 及 HTML5 技術(shù)，實現(xiàn)電纜廠的智能化生產(chǎn)監(jiān)控。通過將物理工廠與數(shù)字模型相結(jié)合，搭配圖撲軟件提供的豐富多樣的圖表組件，電纜廠能夠非常直觀的實時監(jiān)測和分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，支持模擬不同操作條件下的設(shè)備運行狀態(tài)，及時識別和解決潛在問題，優(yōu)化電纜廠的維護和運營，以及預(yù)測設(shè)備的故障和維護需求，避免生產(chǎn)中斷和設(shè)備損壞，達到降本增效的目的。

布電線車間可視化

布電線車間是電線電纜廠生產(chǎn)家用線纜、插頭線等電線電流在 1000 伏以下的低壓電線車間。圖撲 HT 利用現(xiàn)場照片及 CAD 圖紙，結(jié)合 PBR 材質(zhì)系統(tǒng)，通過高級材質(zhì)球，打造具有科技感的布電線車間內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)備呈現(xiàn)。

雙頭銅大拉機

電線電纜廠中的雙頭銅大拉機是一種常用的生產(chǎn)設(shè)備，分為拉絲、退火、收線三個部分。電線電纜常用的銅、鋁桿材。在常溫下，利用拉絲機通過一道或數(shù)道拉伸模具的?？祝蛊浣缑鏈p小、長度增加、強度提高，形成銅和鋁單絲。此過程稱為拉絲，是各個電線電纜廠的首道工序。

經(jīng)過拉制的銅絲在加熱到一定的溫度下，以再結(jié)晶的方式來提高單絲的韌性，降低單絲的強度，以符合電線電纜對導(dǎo)電線芯的要求，此過程稱為單絲退火，該工序的關(guān)鍵是杜絕銅絲的氧化。

在完成拉絲和退火兩道工序后，線材根據(jù)規(guī)格分別使用梅花框及工字盤進行收納和貯存，用于后續(xù)工藝制作。

擠塑機

電線電纜廠中的擠塑機是一種常用的生產(chǎn)設(shè)備，用于生產(chǎn)絕緣層和護套層。其工作原理是通過加熱和擠壓，將塑料顆粒融化成為熔融狀態(tài)的塑料料液，然后通過模頭將熔融的塑料擠出，形成所需的絕緣層或護套層。

圖撲 HT 電纜廠結(jié)合安裝在設(shè)備上的各個傳感器傳回的數(shù)據(jù)，以數(shù)字化圖表組件方式，實時反饋生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)變化，方便管理人員實時了解當前生產(chǎn)情況，針對突發(fā)的問題可以做到及時反饋并處理。

成圈包膜機

電線電纜廠中的成圈包膜機也被稱為成圈包裝機，主要用于進行電線電纜的成圈處理，可實現(xiàn)電線電纜的防塵、防潮、防損傷等作用。一般可以根據(jù)客戶的需要，進行多尺寸、多種規(guī)格的電線電纜打卷。圖撲 HT 電纜廠根據(jù)設(shè)備返回數(shù)據(jù)進行可視化呈現(xiàn)，管理者可以清晰了解到當前生產(chǎn)進度及生產(chǎn)完成情況，結(jié)合工廠當前訂單情況，快速調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏，保證工單任務(wù)的順利按時完成。

圖撲 HT 電纜廠中還采用了將擠塑機和成圈包膜機結(jié)合在一起的擠塑成圈機，節(jié)省了常規(guī)流程中人工或機械運輸半成品的成本，實現(xiàn)從線纜制作到包裝完成的一體化生產(chǎn)，達到提質(zhì)增效的目的。

輻照機

電線電纜廠中的輻照機，是一種對已經(jīng)生產(chǎn)好的電線電纜進行輻射交聯(lián)處理的設(shè)備。輻照交聯(lián)就是電纜在特定的環(huán)境下，通過輻照設(shè)備產(chǎn)生的電離輻射，導(dǎo)致塑料絕緣體內(nèi)部分子間發(fā)生化學(xué)鍵的連接，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使電纜具有更好的物理和化學(xué)性能。

立體庫及緩存區(qū)

電線電纜廠的立體庫是一種高密度存儲系統(tǒng)，它能夠合理利用廠房的立體空間，改善存儲條件，大幅提高倉儲物品的存儲密度和貨物存取效率。立體倉庫的存取作業(yè)通常由計算機控制的自動化設(shè)備完成，可以實現(xiàn)快速、準確的存取作業(yè)，大大提高了倉儲作業(yè)效率。

電纜廠的緩存區(qū)則是生產(chǎn)過程中用于存放半成品或成品的地方，它的存在是為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)節(jié)奏，平衡生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，確保生產(chǎn)的連續(xù)性。例如，擠塑過程中出現(xiàn)設(shè)備故障，可以從緩存區(qū)中取出已經(jīng)擠塑的電線電纜進行下一道工序，從而不影響后面工序的正常進行。

圖撲軟件 HT 結(jié)合后臺倉儲系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，對當前立體庫及緩存區(qū)的各個庫位進行統(tǒng)一管理和可視化呈現(xiàn)，管理者能一目了然的查看當前庫位狀態(tài)，根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行有序調(diào)度，保證生產(chǎn)活動的順利實施。

圖撲軟件利用 HT 自身強大的動畫編輯及制作能力，將布電線車間三條生產(chǎn)線流程進行了 Web 端的可視化呈現(xiàn)。搭配實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測，即可實現(xiàn)生產(chǎn)全流程的數(shù)字化監(jiān)視。

產(chǎn)線 1 對應(yīng)的流程為銅桿原材料經(jīng)過拉絲退火處理后，使用工字盤進行收納。由 AGV 運送至擠塑成圈機進行擠塑、打卷、包裝等操作，成品最后經(jīng)過機械臂碼放至背負式 AGV 上，運送到立體庫中暫存，具體流程如下動圖所示：

產(chǎn)線 2 單獨展示了銅桿原材料進過拉絲退火處理后，使用梅花框進行收納，并由 AGV 運輸?shù)骄彺鎱^(qū)的過程。即通過同一機器生產(chǎn)不同型號銅絲的處理過程。具體流程如下圖所示：

產(chǎn)線 3 對應(yīng)的流程為將拉絲退火后的銅線放置到擠塑機上進行擠塑處理，使用 AGV 將擠塑完成的電線放置到輻照機上進行輻照處理，加強電線的物理/化學(xué)性能，再使用 AGV 將輻照完成的電線運輸至成圈包膜機進行打卷和包裝處理，最后使用背負式 AGV 將成品運送至立體庫進行暫存。具體流程如下圖所示：

圖撲軟件也提供了自定義點位的巡檢功能。巡檢功能能夠提供直觀、清晰的數(shù)據(jù)可視化，使用戶能夠一目了然地了解設(shè)備或系統(tǒng)的工作狀態(tài)。通過圖表、圖形和動畫等可視化形式展現(xiàn)的信息，可以幫助用戶快速識別問題和異常情況，并及時采取相應(yīng)措施。規(guī)避常規(guī)人工巡檢中漏檢、錯檢及維護人員安全等一系列問題，提高巡檢效率，達到降本增效的目的。

同時通過圖撲 HT 豐富的 2D 面板組件，展示了布電線車間的生產(chǎn)概況，包括車間狀態(tài)、車間環(huán)境、工單統(tǒng)計、用電統(tǒng)計、產(chǎn)量趨勢等模塊。幫助管理者快速掌握車間當前狀況，針對一些異常指標，可即時做出相應(yīng)調(diào)整和后續(xù)安排計劃，一定程度上保證生產(chǎn)的順利執(zhí)行。同時也提供收起兩側(cè)面板的功能，方便管理者更直觀的查看場景中設(shè)備的情況。

與工廠外景一樣，布電線車間我們同樣設(shè)立了頂部的列表搜索條來對當前車間的緊急情況進行醒目展示。點擊查看按鈕，彈出列表展示近段時間內(nèi)的所有緊急情況。

倉儲車間可視化

倉儲車間是大部分工廠中必不可少的一環(huán)，倉儲車間的功能涵蓋了物品的存儲、保護和管理、入庫和出庫的流程管理、庫存的跟蹤和調(diào)配、訂單的處理，以及定期巡檢和維護等方面。它在物流和供應(yīng)鏈管理中起到重要的作用，幫助企業(yè)高效地管理物品、提升運營效率和提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

圖撲利用自身強大的 3D 渲染能力，結(jié)合實際廠區(qū)外觀資料及 CAD 圖紙，對電纜廠的倉儲車間進行了 1:1 的復(fù)刻和呈現(xiàn)。

倉儲車間的主要設(shè)備為立體庫、提升機、傳送帶、堆垛機、碼垛機、打包設(shè)備等，使用 AGV 及傳送帶將入庫/出庫等主要流程串通起來。圖撲軟件結(jié)合傳送帶點位數(shù)據(jù)、AGV 定位數(shù)據(jù)、庫位數(shù)據(jù)等，將倉儲車間入庫及出庫流程做了實時化的可視化展示。

入庫

用戶點擊頁面右側(cè)的入庫按鈕，即可進入到入庫流程動畫中，動畫展示了貨物從打包到入庫的全流程，配合測點數(shù)據(jù)展示，即可實現(xiàn)入庫的流程管理和監(jiān)控，庫存的跟蹤和調(diào)配，實現(xiàn)流程的全自動化處理，提高處理效率。

出庫

用戶點擊頁面右側(cè)的出庫按鈕，即可進入到出庫流程動畫中，動畫展示了貨物從立庫拿取到包裝覆膜，到最后的裝車運輸?shù)娜鞒?。配合測點數(shù)據(jù)展示，即可實現(xiàn)出庫的流程管理和監(jiān)控、訂單監(jiān)控、貨位監(jiān)管，實現(xiàn)流程的全自動化處理，提高處理效率。

倉儲車間同樣使用豐富的 2D 面板組件，展示了當前車間的存儲狀態(tài)、貨品狀況、實時環(huán)境、庫存趨勢及視頻監(jiān)控。通過 HT 豐富的數(shù)據(jù)圖表組件，管理者可以快速掌控當前層車間狀況，及時進行調(diào)配，保證倉儲車間的正常運轉(zhuǎn)。

圖撲軟件（Hightopo）還可實現(xiàn)視頻融合解決方案。將 2D 圖像融合到場景的 3D 模型中，為用戶提供直觀的視頻圖像和簡單的視圖控制。

數(shù)字化工廠是未來制造業(yè)的發(fā)展趨勢之一，它將以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，通過信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的手段全面提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量。結(jié)合圖撲軟件強大的可視化渲染能力及豐富的 2D 面板組件，實現(xiàn)數(shù)字化工廠生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)測和優(yōu)化，以及自動化控制和智能決策。這將提高生產(chǎn)的靈活性和響應(yīng)速度，降低人為錯誤，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圖撲軟件作為堅持自主創(chuàng)新的國家級高新技術(shù)企業(yè)，提供 BIM、GIS、VR、AR、XR、MR 、2D 組態(tài)/3D 組態(tài)等 Web 可視化應(yīng)用解決方案。

其自研核心引擎 HT for Web 支持提供圖形化組態(tài) SCADA 能力，以及構(gòu)建 PaaS 、SaaS 層面低代碼、零代碼物聯(lián)網(wǎng) IoT 平臺。早已應(yīng)用于智慧城市、園區(qū)、樓宇、工廠、智能制造、水務(wù)、能源、光伏、風(fēng)電、電力、新基建、運維、政務(wù)、交通、醫(yī)療、金融、科研等各個領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇