数字孪生技术助力离散制造企业实现数据化转型提高效率

离散制造业数字化转型，可以理解为在松散无序的离散制造流程中引入数字孪生技术，从而实现各生产要素、生产环节之间的紧密配合。数字孪生技术的底层基础就是实现不同设备、场景之间的数据交互融合，实现离散制造全流程实时数据下发、采集、监控，提升设备使用效率，提高工厂效率。青岛乾行信息技术有限公司联合吉林大学研发的DTWorks数字孪生技术帮助离散制造企业实现真正的数字化转型。

区别于ERP和MES系统，DTWorks 是一款可以有效解决企业计划排产准确性的难题，从设备维度、产品制造维度优化生产流程的车间能效优化系统。该系统将是ERP和MES系统强有力的补充。通过与MES系统对接，收集车间中的扰动事件以及设备的状态变化记录，一方面通过智能算法测定产品每个制造环节的真实工时数据，修正当前工序耗时，从而提升排产准确性。

另一方面通过形成产品全流程制造模型，用模型串联起产品的EBOM、PBOM、MBOM，并将真实制造的数据寄托在模型中。从而寻找产品在全流程制造维度上的缺陷与问题。DTWorks 的主要功能包括了生产排产、制造分析功能，以及核心模型。其与ERP、MES的关系如下图所示：

随着智能制造相关技术的高速发展，传统的制造模式已无法满足订单个性化、多样化、定制化的市场需求，柔性化、智能化和高度集成化的离散生产模式是未来制造业生产模式的发展趋向，多品种、小批量、混合生产是其生产特点。但这种生产模式带来了车间资源组织的复杂性、设备负载的不均性、制造过程的多扰动性、运行状态的不稳定性，并给车间的高效管控带来极大复杂度。

为此，DTWorks 区别于离线仿真系统，并将不局限在现场管理层。通过在线不断收集车间中的扰动事件以及设备的状态变化，测定产品单元级生产工时，以工时为基准进行现场作业改善。以车间设备模型和产品制造模型作为核心模型，以工艺流程为链条串联起制造工序工时。以数据驱动的数字孪生车间为核心载体，以排产计划为管理纲领，工时管理基准作为切入点，寻找引发计划变动的因素，并把变动控制在小范围波动上，从而指导车间作业生产。

DTworks的核心功能：

（1）产品流程制造模型

产品制造模型包括了生产物料模型、生产设备模型、工艺路线模型以及全流程制造模型。产品制造模型将物料BOM、工艺BOM (PBOM) 和制造BOM (MBOM)以编程作图的方式组合起来，用于描述产品从原料到出厂所经历的一切，形成一个完善的制造体系。

工艺路线模型是描述了两个物料间的加工过程。产品的全工艺路线是通过若干半成品的工艺路线串联而成的。同一物料只允许存在一个工艺路线，工艺的变化与迭代通过工艺版本进行管理。在工艺路线模型呈现方式上，DTWorks以列表的方式展示了车间中的所有成品、半成品物料。

DTWorks 可通过两种模式制定物料的工艺路线：工序列表方式，以及工艺图方式。二者共用一套数据结构和工艺数据。二者所表现的数据是相同的，但表现方式不同。以工序列表方式呈现的工艺路线具有显示不直观、数据隐藏在行中的缺点。

而以工艺图的方式呈现工艺路线则拥有高度展示工艺路线中的所有信息的优点，可便捷地观看当前工艺路线拥有的工序及使用的设备。并且工艺图将作为产品全流程制造图中的一部分，用于描述全流程制造图中的工艺节点。产品全流程制造模型将涵盖最终出厂产品的所有工艺、工序、以及物料组成。该功能将直观地阐述了产品制造全流程过程，在模型中统计制造数据。从成本的角度识别工艺存在的合理性，升级的可行性。

（2）基于产品全流程制造模型排产调度

排产调度的主要目的是给出合理的车间生产路线，能够有效提高生产效率。排产调度模块在设定基础参数后可以在生产加工开始前通过产品模型信息与产品订单自动给出合适的排产意见，在生产过程中扰动出现时可在甘特图中自动显示当前扰动以及预计产生的影响并给出合理的扰动修复意见，排产的最终结果可以在虚拟车间中进行验证与仿真。

（3）流程分析

DTWorks基于产品制造模型，根据生产状态自动生成描述产品从入厂到出厂的价值流图。通过价值流图对当前的生产模式进行分析，最终确定生产瓶颈点。

（4）其余辅助模块

DTWork还有生产派工、车间效率看板、设备保养维修及OEE分析功能。

DTWork数字孪生平台为离散制造业数字化转型提供了数字基座，实现了离散制造业生产管理的协同制造、过程追溯和信息共享。进一步推动制造业的数字化、智能化发展，提升企业的竞争力和生产效率，为制造业在新的时代背景下带来更广阔的发展空间。青岛乾行信息技术有限公司10多年来一直致力于用信息技术为客户提升管理效益的使命，乾行将秉承诚信、勤奋、专业和创新的经营理念全心全意为企业数字化转型服务。