制造業是中國國民經濟的主體。

近年來，隨著中國制造向中國創造轉變、中國速度向中國質量轉變、中國產品向中國品牌轉變，大量的中國品牌轉型升級取得了一系列突破性、標志性重大成果，彰顯了中國智造的硬核實力。

中國中鐵工程裝備集團（以下簡稱中鐵裝備）深入踐行“推動中國制造向中國創造轉變、中國速度向中國質量轉變、中國產品向中國品牌轉變”，將企業打造成世界一流的地下工程裝備綜合服務商。

作為世界隧道掘進機行業領先企業，中鐵裝備以“振興民族工業，打造世界品牌”為使命，在過去的幾年間完成國產盾構制造產業從0到1的突破再從1到1000的躍進。

盾構機是基建中的核心裝備，作為機械、電氣、力學等多源學科的前沿技術集合體，盾構機單臺零件多達數萬個，號稱“工程機械之王”。就在十幾年之前，我國盾構機設備還依賴進口或與國外的技術合作。

中鐵裝備不僅實現了盾構機的國產自主化生產，還成功讓國產盾構機走出國門。

目前，中鐵裝備所生產設備出口遠至新加坡、馬來西亞等一帶一路沿線國家，并打入盾構機的發源地——法國，成功打破了國外對盾構制造業高端市場的壟斷。

與中鐵深度融合 提供數字孿生解決方案

中國制造擺脫低端化的標簽并向高端化邁進的過程中，離不開科技創新與數字化轉型。

數字孿生技術是工業領域虛擬現實與行業應用融合發展的核心切入點，也是工業生產全流程一體化、智能化以及整體產業上下游統籌聯動所需的關鍵措施，更是企業自身實現降本增效、綠色生產的重要手段。

51WORLD作為數字孿生領域的頭部企業，基于多年的技術沉淀，與中鐵裝備深度融合，將數字孿生技術與盾構設計、制造、運維、培訓等環節業務進行有機結合，構建虛實融合的工業生產新型解決方案，為制造強國、數字中國建設提供有力支撐，打造技術、產品、服務和應用共同繁榮的產業發展格局。

在合作中，51WORLD與中鐵裝備以中國中鐵智能化高端裝備產業園為合作基點，以車間真實作業場景為基礎，利用數據驅動，構建盾構機全生命周期的孿生場景，打造了中鐵工程裝備工業4.0高端裝備產業園數字孿生平臺（以下簡稱中鐵數字孿生平臺）。

數字孿生是如何在盾構機實際生產、管理中發揮重要作用的？一起來看看吧～

六大亮點

全方位賦能盾構機全生命周期

中鐵數字孿生平臺整合了產區人員、車輛、設備、環境等多源數據，結合排產、備料、制造、質檢等生產環節信息，實現了對園區的全要素管理與產品的全生命周期管理。

平臺通過1:1高精度三維時空數字化模型，不僅高度還原中鐵智能化高端裝備產業園的全貌，還將產業園未來的施工建設藍圖一并還原。

人坐在辦公室，便可全景全視角查看、管理園區。除此之外，平臺還搭配了漫游能力，方便用戶沉浸式參觀數字孿生工廠。

01

仿真算法接入，保障孿生工廠實時映射

為保障孿生工廠與物理工廠映射關系的時效性，51WORLD通過自主研發的設備動作仿真領域算法接入，平滑工廠內各類別生產設備模型零構件運動軌跡，實現對孿生設備作業姿態的數據動態驅動，充分發揮孿生場景下工廠全視角監管能力，突出呈現生產執行中人為定義信息屬性，保障生產環節安全、穩定推進。

▲ 在孿生空間還原了中鐵工程裝備工業4.0高端裝備產業園整體布局規劃

02

物資管理，實時追蹤統籌生產要素

傳統工廠的物資管理系統不透明、不精細，數據并不互通，過去依靠人工跟蹤物料情況，這無疑需要花費大量的時間。

中鐵數字孿生平臺，基于高性能的數據采集和處理技術，實現物料數據信息的互聯互通。

目前還存在多少物料？目前物料支持多大體量的產品生產？通過可視化面板就能實時查看。

不止如此，管理員還可實時巡視了解中鐵園區內的電能、用水、現場人員、車輛分布、設備離線比例、溫度等等，統籌物料領取、產品發運、物資儲量、采購統計、倉庫信息等等。

工廠的物資信息觸手可及，不僅大大提高物資管理的效率和準確性，也能保證資源最大化利用。

03

全程鏡像感知，提高作業飽和度

把廠房里的全生產流程都搬到虛擬空間里，會一種什么樣的體驗？

中鐵數字孿生平臺對現實的工廠3D形態完全模擬。大到整個工廠，小到車間里每臺設備和每一個生產動作，從訂單獲取、物資齊套、 加工生產、產品質檢到倉儲物流的全生產流程都映射在數字孿生上。

▲ 產業園數字孿生廠房內部結構

比如，我們通過構建火焰切割機設備（下圖所示）模型，接入數據驅動模型，使管理者可以全視角查看設備作業姿態、動作。數據面板還會實時呈現設備的詳細狀態，方便管理者了解設備的作業進度。

▲ 火焰切割機設備通過數據驅動實現生產環節信息實時映射

知曉各個設備作業進度，就能了解整個工廠的產能與產能瓶頸，從而把控總體生產進度，降低停機時間。

04

安全預警，保證設備“無病無痛”

在高速生產的工廠中，某一臺設備的故障會打破整體生產推進計劃，重點環節設備尤其如此。

比起在設備產生故障后開展維修，提前預制設備狀態，在合適的時間進行運維則更為重要。傳統維修多依賴工程師的個人經驗，費時費力。

而中鐵數字孿生平臺通過對于生產數據的歸納總結，結合歷史維護記錄能夠及時對設備狀態進行判定，提醒管理員維護設備。

▲ 孿生平臺對車間以攝像頭為代表的各類IOT設備進行點位還原與信息接入

不僅如此，孿生平臺還能安全預警。

孿生平臺通過接入多源信息化系統與IOT設備，幫助管理者檢測設備異常。當異常信息出現時，平臺能夠快速做出反饋，定位異常點位并給出異常的產生原因。

05

產品數據溯源，方便遠程運維

51WORLD傾力打造的中鐵數字孿生平臺，還支持通過數據驅動實現產品的精細化拆分。管理者可直觀了解產品的零構件構成以及相關的生產信息。

同時平臺還能結合歷史數據完成針對具體產品的生產流程溯源，在孿生空間復現生產全過程設備作業姿態與參數。

當產品或者設備出現故障時，工程師們無需趕赴現場，就能遠程追溯生產數據，快速排查分析出故障的原因。

▲ 平臺對產品進行精細化拆分，還原生產過程

06

模擬預控，滿足差異化生產需求

盾構機存在著定制化特點，其制造需要根據不同的地質條件，對盾構機進行不一樣的配置。這意味著盾構機的生產設備需要兼容零構件的差異化生產。

而借助數字孿生平臺，工程師能提前根據盾構機的整體結構設計，結合物料倉儲與現場生產情況提前預演，優化生產排期。

低成本、無成本試錯的預演，能幫助中鐵裝備在有限的時間里，高效地、批量化生產出定制化的產品。

▲ 設備模型通過數據驅動實現生產環節信息實時映射

從上述的六大產品亮點，不難看出，中鐵數字孿生平臺利用數字孿生技術全要素還原的特點，按照“廠區-車間-設備”的總體布局，以安全生產為核心，打造了“訂單獲取-生產制造-產品質檢-物流發運”的產品生產全生命周期管理孿生體系，統籌兼顧工廠運營過程綜合態勢與精細生產的并進管理需求。

中國的制造業在過去的三十年實現了巨大的飛躍。接下來，制造業將迎來新一輪的數字化、智能化升級。

51WORLD與中鐵裝備合力搭建的中鐵工程裝備工業4.0高端裝備產業園數字孿生平臺，相當于數字化、智能化賦能中國制造的一個縮影。

未來，51WORLD還將以全方位的數字孿生能力賦能企業，打通現實世界與虛擬世界，助推中國制造邁入智造強國。

審核編輯 ：李倩