Page 112 - 通信技术分析及发展研究

Analysis and Development Research of Communication Technology
通信技术分析及发展研究

（一）数字孪生的技术要素
完整的数字孪生车间解决方案由物理车间、虚拟车间、车间服务系统、车间
孪生数据四部分组成。针对物理空间的大范围、全方位数据监测是实现数字孪生
的基础。只有打通物理车间与数字车间的实时数据通道，才能在虚拟诊断的同时，

结合控制组件对现场执行的管理，形成一个具备虚实交互能力、覆盖产品生产全
流程的数字孪生技术闭环。在真实生产数据的基础上，通过构建反映物理实体的
机理模型与辅助控制的数据驱动模型，并结合人工智能与优化算法对设计、生产、
车间布局等进行迭代，可实现生产管控与效率最优化配置。

（二）数字孪生在管加车间的应用
对于船舶管加领域的数字孪生车间，由于船舶建造零部件、舾装件数量多、
关系复杂，生产线的工艺设计难度极大。管件制造需要依赖工程师的个人经验进
行工艺安排，在面对突发状况时，难以高效、迅速地平衡人力与设备资源，生产

效率很难提升。在数字孪生车间搭建后，可以进一步对工艺安排进行数字化归
档、分类并提供参考对照，从而在生产出现已被归档的突发问题时迅速提供应变
方案。
数字孪生技术应用在车间建设之初，即可建立覆盖产线所有类型工艺和设备

的基础数据，并辅以虚拟车间形式对管件制造不同工艺流程进行设备模型的模拟
运行。与此同时，面向不同工艺类型管件的生产流程及车间产能需求，对管件制
造各产线、各工序的设备能力匹配、人力资源配置、物流类型及走向、生产节拍、
信息追踪等进行全流程虚拟验证。

传统模式下，单个操作者常专注于某一工序，无法从全局视角关注各个工序
和生产要素的协作状态。数字管加车间的建设，能够打通设计、生产的信息流，
在生产组织过程中以数据驱动虚拟车间对整个计划与设备、人力资源等因素的匹
配关系进行模拟演算，通过独立视角对不同产品、不同参数、不同外部条件下的

产能瓶颈进行分析，为生产管理者提供最直接的数据参考。同时，生产过程中采
集生产线上各工位设备实时运行数据作为真实状态对照，可为后续的分析优化提
供相应依据。
同时，数字化管加车间对于全生命周期的管件制造生产管理有巨大的提升潜

力。通过物联网技术，可以实现对管件加工数据、电子图纸以及全流程物流追踪
系统的应用，极大降低图纸文档传递成本。把管件制造相关信息提取存储于数据

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