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中國(guó)電科38所汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控項(xiàng)目

2018-11-27   來源：   評(píng)論：0
摘要：中國(guó)電科38所根據(jù)目前智能制造的趨勢(shì)，以汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線為依托，對(duì)產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行廣泛的數(shù)據(jù)采集，并且以數(shù)字化映射（Digital Twin） 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR為技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的三維虛擬監(jiān)控應(yīng)用
　　一、導(dǎo)讀
　　中國(guó)電科38所根據(jù)目前智能制造的趨勢(shì)，以汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線為依托，對(duì)產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行廣泛的數(shù)據(jù)采集，并且以數(shù)字化映射（Digital Twin）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR為技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的三維虛擬監(jiān)控應(yīng)用，展現(xiàn)產(chǎn)線真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維仿真場(chǎng)景，然后通過Pi-IoT平臺(tái)將軟硬件互聯(lián)并快速定制一系列應(yīng)用場(chǎng)景，以達(dá)成研究目的，從而促進(jìn)具備實(shí)際價(jià)值的解決方案的形成。
　　科普（名詞解釋）：
　　數(shù)字化映射（Digital Twin）是將三維模型通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，它將現(xiàn)實(shí)世界的物理動(dòng)作直接體現(xiàn)在數(shù)字世界的三維界面上。說直白一點(diǎn)就是，它就像一面鏡子一樣，產(chǎn)品的信息將被同步動(dòng)態(tài)得“映射”給制造商，包括產(chǎn)品的物理動(dòng)作和各種數(shù)據(jù)。真正實(shí)現(xiàn)了讓產(chǎn)品“說話”。數(shù)字化映射能幫助制造商直觀、具體、遠(yuǎn)程得了解到產(chǎn)品是如何被使用，從而了解對(duì)客戶來說什么才是最有價(jià)值的。另一項(xiàng)技術(shù)叫Augmented Reality的東西，翻作：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。這個(gè)技術(shù)能夠幫助你看到之前看不到的信息和數(shù)據(jù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)威力巨大，能夠從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞健Ｋ跀?shù)字和現(xiàn)實(shí)世界之間搭建了橋梁，創(chuàng)造的價(jià)值惠及整個(gè)企業(yè)。再結(jié)合 IoT 數(shù)據(jù)，AR 應(yīng)用程序成為真正的變革性體驗(yàn)，促使著許多企業(yè)完全重新設(shè)想自己如何設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、運(yùn)營(yíng)和維修產(chǎn)品。
　　引言：
　　在汽車行業(yè)中，汽車?yán)走_(dá)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)和發(fā)展意義。從安全角度來說，車輛事故帶來的死傷和財(cái)產(chǎn)損失的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，說明了汽車?yán)走_(dá)的必要性，借助其技術(shù)輔助手段可以預(yù)防部分事故，社會(huì)需要機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)的發(fā)展。對(duì)于汽車所有者而言，汽車?yán)走_(dá)作為一個(gè)安全裝置，方便而且不是很昂貴，而且還承擔(dān)一些需要注意力、判斷力和技術(shù)性的工作，從而降低駕駛的強(qiáng)度，減少駕駛員的負(fù)擔(dān)。另一方面，從汽車制造商的角度來說，雷達(dá)是吸引消費(fèi)者購(gòu)買的另一大特色，它是潛在的收入來源和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。那么當(dāng)汽車?yán)走_(dá)遇上智能制造這個(gè)當(dāng)紅 “炸子雞”，將擦出怎么的科技火花呢？
　　二、應(yīng)用項(xiàng)目介紹
　　中國(guó)電科38所介紹
　　中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)電科38所），1965年建于貴州，1988年底整體遷建合肥市，經(jīng)過50多年的探索和追求，中國(guó)電科38所已發(fā)展為集研究、開發(fā)、制造、測(cè)試于一體的電子信息高科技、集團(tuán)型研究所，擁有國(guó)際水平的設(shè)計(jì)研發(fā)平臺(tái)，精良完備的電子制造平臺(tái)，國(guó)內(nèi)先進(jìn)的電子測(cè)試、試驗(yàn)平臺(tái)，具備從事電子信息技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)工程建設(shè)的強(qiáng)大綜合實(shí)力。擁有國(guó)家級(jí)集成電路設(shè)計(jì)中心、俄羅斯新技術(shù)研發(fā)中心、中國(guó)電科浮空平臺(tái)研發(fā)中心、安徽省汽車電子工程研究中心、安徽省公共安全信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、安徽省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、合肥公共安全技術(shù)研究院、博士后科研工作站等研發(fā)平臺(tái)。50多年來，共先后取得1500多項(xiàng)科研成果，其中國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)100多項(xiàng)，多項(xiàng)成果填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白、居于國(guó)際領(lǐng)先地位。擁有安徽四創(chuàng)電子股份有限公司（中國(guó)雷達(dá)第一股，600990）、安徽博微長(zhǎng)安電子有限公司、合肥博微電氣有限公司、安徽博微廣成信息科技有限公司、中電科技（合肥）博微信息發(fā)展有限責(zé)任公司等多家產(chǎn)業(yè)化公司。
　　三、案例正文
　　項(xiàng)目實(shí)施情況
　　一、項(xiàng)目需求
　　中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所的汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控平臺(tái)，其需求目的是對(duì)產(chǎn)線進(jìn)行三維仿真建模，然后通過設(shè)備真實(shí)采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)三維模型來進(jìn)行虛擬結(jié)合真實(shí)的監(jiān)控平臺(tái)。
　　二、項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容
　　（1）軟件平臺(tái)
　　軟件采用上海湃睿的Pi-IoT平臺(tái)，構(gòu)建智能制造示范產(chǎn)線應(yīng)用場(chǎng)景。

　?。?）硬件平臺(tái)
　　產(chǎn)線供應(yīng)商（蕪湖）。
　?。?）三維模型及引擎
　　1、三維模型制作；
　　2、三維引擎采用Web 3D平臺(tái)。
　　（4）場(chǎng)景搭建
　　軟硬件結(jié)合，三維引擎與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)結(jié)合，采用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)給三維引擎用以構(gòu)建三維虛擬監(jiān)控場(chǎng)景。通過雙方提供的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議接口，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，從而使得真實(shí)數(shù)據(jù)能夠驅(qū)動(dòng)三維虛擬模型內(nèi)容。
　　（5）產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)
　　1、設(shè)備廠商提供了基于德國(guó)BECKHOFF公司出品的的TwinCAT軟件作為自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)軟件，該軟件具備OPC UA服務(wù)器組件，可以使得自動(dòng)化程序采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)可以通過符合OPC UA協(xié)議的方式供應(yīng)其他系統(tǒng)使用。
　　2、Pi-IoT平臺(tái)提供OPC UA擴(kuò)展支持符合OPC UA協(xié)議的數(shù)據(jù)獲取。
　　（6）產(chǎn)線三維建模
　　由于產(chǎn)線本身各設(shè)備的三維模型文件尺寸太大，為了減少對(duì)計(jì)算設(shè)備能力依賴，對(duì)整個(gè)產(chǎn)線進(jìn)行重新建模。
　?。?）物理網(wǎng)平臺(tái)與Web 3D平臺(tái)數(shù)據(jù)互聯(lián)
　　1、憑借Pi-IoT平臺(tái)本身對(duì)RESTFUL API技術(shù)的強(qiáng)大支持能力，將設(shè)備數(shù)據(jù)組織成Web 3D引擎更容易解析的格式實(shí)時(shí)供應(yīng)到接口。
　　2、Web 3D平臺(tái)通過輪詢方式，以極短時(shí)間間隔不斷請(qǐng)求Pi-IoT接口獲取數(shù)據(jù)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)映射的作用。
　　三、項(xiàng)目實(shí)施過程，三維虛擬監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施步驟
　　四、項(xiàng)目實(shí)施成果
　?。?）物聯(lián)網(wǎng)硬件網(wǎng)絡(luò)搭建
　　1、設(shè)備數(shù)據(jù)采集；
　　2、工廠與實(shí)驗(yàn)室硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；
　　（2）物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)開發(fā)
　　1、產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控平臺(tái)；
　　2、Pi-IoT與Web 3D平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)接；
　　3、虛擬監(jiān)控；
　　4、設(shè)備數(shù)據(jù)展示；
　　5、生產(chǎn)異常報(bào)警；
　　6、AR體驗(yàn)；
　　（3）工廠與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
　　意義與價(jià)值：
　　汽車?yán)走_(dá)的智能制造示范線虛擬監(jiān)控平臺(tái)是經(jīng)過數(shù)字化車間三維虛擬監(jiān)控系統(tǒng)基于數(shù)字化映射（DT）技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)整合，通過與數(shù)字化車間的設(shè)備數(shù)據(jù)以及DNC系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)流的集成，實(shí)現(xiàn)B/S架構(gòu)下的車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、中央控制平臺(tái)以及客戶端三位一體的信息化服務(wù)平臺(tái)。對(duì)車間制造資源進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航、顯示、分析與管理車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信息、生產(chǎn)工藝參數(shù)信息、車間物流過程、產(chǎn)品質(zhì)量信息以及設(shè)備故障的管理診斷信息等，形成面向整體車間的虛擬監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)透明化生產(chǎn)，故障問題重現(xiàn)與仿真。
　　中國(guó)電科38所與湃睿科技強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合打造在智能制造過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接各種工業(yè)設(shè)備，采集工業(yè)設(shè)備的各種各樣的數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可以洞見各種瓶頸問題，從而獲得優(yōu)化的依據(jù)與方式方法。
　　
　　案例提供商：
　　湃睿科技（pisx.com）致力于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)領(lǐng)域，為制造業(yè)客戶提供集成高效的信息技術(shù)解決方案和技術(shù)平臺(tái)，在CAD/CAE/CAM、產(chǎn)品生命周期管理PLM、數(shù)字化制造和仿真、ALM/SCM/SLM、物聯(lián)網(wǎng)IoT等領(lǐng)域提供解決方案以及規(guī)劃咨詢、實(shí)施推廣和定制開發(fā)服務(wù)。湃?？萍寄壳皟H技術(shù)團(tuán)隊(duì)超過100人規(guī)模，已服務(wù)于1200多家國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)，橫跨工業(yè)裝備、汽車、高科技電子、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和國(guó)防等多個(gè)行業(yè)。
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