“80%的數(shù)字孿生是沒有用的，管用才是第一要義。” ，國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)理事會(huì)、住建部原副部長(zhǎng)仇保興去年針對(duì)數(shù)字孿生城市表達(dá)了這個(gè)觀點(diǎn)。
今年6月，有一位數(shù)字化IT專家表達(dá):BIM數(shù)字孿生就是一個(gè)中看不中用的花架子，所有的人其實(shí)都知道，但就是沒有人點(diǎn)破。所有的數(shù)字化大屏，其實(shí)都是做給別人看的。
（畫面來自雷軍抖音視頻）
今年7月，小米汽車創(chuàng)始人雷軍公布了小米自研的Xiaomi Hyper lMP(小米澎湃智能制造平臺(tái))，該平臺(tái)應(yīng)用了數(shù)字孿生的技術(shù)，通過查看某個(gè)產(chǎn)線板側(cè)的抽屜，可以實(shí)時(shí)看到每一個(gè)生產(chǎn)細(xì)節(jié)，平臺(tái)能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，并且能夠推動(dòng)工藝的優(yōu)化和改進(jìn)。
（畫面來自雷軍抖音視頻）
不同的用戶群體對(duì)數(shù)字孿生的評(píng)價(jià)，褒貶不一，也存在將數(shù)字孿生平臺(tái)僅等同于3D可視化的錯(cuò)誤理解。數(shù)字孿生不不僅僅適用于生產(chǎn)管理，除了能夠?qū)崟r(shí)查看生產(chǎn)細(xì)節(jié)，還可以進(jìn)行智慧園區(qū)的管理，接下來，我們將介紹某園區(qū)的智慧廠務(wù)綜合管理數(shù)字孿生平臺(tái)，通過二維視角和數(shù)字孿生視角的對(duì)比，一起分析數(shù)字孿生是否為皇帝的新裝。
項(xiàng)目背景解說
該園區(qū)內(nèi)的公輔設(shè)備，均是單獨(dú)運(yùn)行的子系統(tǒng)，本次項(xiàng)目涉及了冷熱源系統(tǒng)、潔凈室系統(tǒng)、FFU系統(tǒng)、工藝排氣系統(tǒng)、純水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、氣體監(jiān)控系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、微振監(jiān)控系統(tǒng)、水系統(tǒng)（自來水/生產(chǎn)水）19套子系統(tǒng)，該廠務(wù)綜合管理數(shù)字孿生平臺(tái)，除了對(duì)園區(qū)和建筑物進(jìn)行建模，還需要對(duì)以上19套子系統(tǒng)的設(shè)備及運(yùn)行原理進(jìn)行1:1還原。
特點(diǎn)一、可提高決策效率
數(shù)字孿生可以通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和仿真模擬，幫助決策者在管理方面做出更快、更準(zhǔn)確的決策。
以純水系統(tǒng)為例，純水系統(tǒng)主要設(shè)備包括生產(chǎn)水箱、生活水箱、生產(chǎn)水泵、生活水泵、原水泵、過濾水泵、真空泵、RO供水泵、RO水箱、RO高壓泵、卸酸泵、輸送泵、加藥泵、各類閥門。 需要監(jiān)控各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（停止、運(yùn)行、報(bào)警）及運(yùn)行參數(shù)(水箱液位、PH值、電導(dǎo)率)，對(duì)設(shè)備的參數(shù)調(diào)節(jié)及控制。
對(duì)比分析
二維可視化特點(diǎn)：界面簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)標(biāo)注直觀，工藝流程清晰，但多系統(tǒng)時(shí)，需逐個(gè)打開頁(yè)面查看，無法快速確定設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的位置，如下圖。
純水系統(tǒng)二維視角
數(shù)字孿生平臺(tái)特點(diǎn)：可以場(chǎng)景漫游，快速精準(zhǔn)定位，界面可以觀看所有設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對(duì)故障信息給出優(yōu)先處理順序，快速響應(yīng)、快速排查和快速解決，如下圖。
純水系統(tǒng)數(shù)字孿生視角
報(bào)警提醒二維視角VS報(bào)警提醒數(shù)字孿生視角
報(bào)警系統(tǒng)二維視角
報(bào)警系統(tǒng)數(shù)字孿生視角
簡(jiǎn)單的管理需求，傳統(tǒng)的二維組態(tài)界面，可以達(dá)到管理和控制的目的，如果設(shè)備數(shù)量和種類多，通過二維界面并無法快速掌握所有設(shè)備的狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的位置，數(shù)字孿生平臺(tái)可以滿足快速定位和快速響應(yīng)的需求。
特點(diǎn)二、可優(yōu)化資源配置
在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，資源可以利用耗散理論進(jìn)行優(yōu)化配置，特別是在工業(yè)生產(chǎn)中，這有助于提高能源使用效率。
以電力監(jiān)控系統(tǒng)為例，主要對(duì)高低壓回路的運(yùn)行參數(shù)(電流、電壓、功率、功率因素、頻率)、狀態(tài)數(shù)據(jù)(開關(guān)柜分合閘狀態(tài)、斷路器狀態(tài)、手車、地刀狀態(tài))進(jìn)行實(shí)時(shí)展示?？諌合到y(tǒng)亦是如此，通過采集各空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、電流輸出百分比等參數(shù)，并在界面上展示，將數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
對(duì)比分析
二維可視化特點(diǎn)：界面可以了解配電柜的回路，以及相關(guān)的電壓電流參數(shù)、斷路器狀態(tài)，無法對(duì)比配電柜的其他狀態(tài)，如下圖。
電力監(jiān)控系統(tǒng)二位視角
數(shù)字孿生平臺(tái)特點(diǎn)：除了電壓電流參數(shù)，還可以通過綜合每個(gè)配電柜其他狀態(tài)，快速做出優(yōu)化用電應(yīng)急、備用的配置方案，保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，提高能源使用效率，輔助生產(chǎn)正常進(jìn)行。
電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字孿生視覺
空壓系統(tǒng)二維視角
空壓系統(tǒng)數(shù)字孿生視覺
特點(diǎn)三、可提升測(cè)量分析和預(yù)測(cè)能力
數(shù)字孿生可以極大地提升對(duì)機(jī)械設(shè)備和流程的理解力以及控制和預(yù)測(cè)力，通過對(duì)物體傳感數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)了解和分析，可以預(yù)測(cè)和維護(hù)設(shè)備的性能。
以冷熱源系統(tǒng)為例，供冷回路主要包括低溫冷凍水供水，低溫冷凍水回水；中溫冷凍水供水，中溫冷凍水回水；中溫水空調(diào)熱水供水，空調(diào)熱水回水。主要監(jiān)控各類設(shè)備（冷卻塔、冷凍泵、冷卻泵、冷水機(jī)組、板換、補(bǔ)水箱、壓力裝置、蝶閥）實(shí)時(shí)狀態(tài)（停止、運(yùn)行、報(bào)警）及運(yùn)行數(shù)據(jù)(出水溫度、回水溫度等)。
對(duì)比分析
二維可視化特點(diǎn)：可以監(jiān)控各組設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)，查看每個(gè)設(shè)備詳細(xì)的基礎(chǔ)信息時(shí)，需要逐個(gè)點(diǎn)擊設(shè)備查看，無法快速預(yù)測(cè)性巡檢，如下圖。
冷熱源系統(tǒng)二維視角
數(shù)字孿生平臺(tái)特點(diǎn)：對(duì)設(shè)備性能和生產(chǎn)流程進(jìn)行漫游巡檢，一旦檢測(cè)到異常或偏差，系統(tǒng)立即發(fā)出警報(bào)，并自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至問題源頭，提供詳細(xì)的故障信息和歷史數(shù)據(jù)，輔助操作人員迅速識(shí)別問題并采取措施，停機(jī)時(shí)間和生產(chǎn)損失達(dá)到最小化。如下圖。
冷熱源系統(tǒng)數(shù)字孿生視角
快速高效獲取真實(shí)反映廠區(qū)情況的數(shù)據(jù)信息。支持鼠標(biāo)操作等進(jìn)行視角漫游，也可提前規(guī)劃參觀路徑進(jìn)行自動(dòng)巡檢，瀏覽廠區(qū)建筑時(shí)，可自動(dòng)彈出對(duì)應(yīng)設(shè)備信息及生產(chǎn)過程的變化、及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，值班人員根據(jù)實(shí)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查留存，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)量的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)管，有效解決人員現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)、工作疏忽造成事故隱患的現(xiàn)象，防止生產(chǎn)事故的發(fā)生。
數(shù)字孿生平臺(tái)特點(diǎn)功能分析
場(chǎng)景漫游，通過3D建模根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行等比例的建模，在虛擬場(chǎng)景內(nèi)支持手動(dòng)漫游，用戶可自行控制視角進(jìn)行瀏覽場(chǎng)景。
設(shè)備可視化，通過現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和分布式控制系統(tǒng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)底層設(shè)備的互聯(lián)互通及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息進(jìn)行可視化聯(lián)動(dòng)展示。
報(bào)警可視化，結(jié)合數(shù)字孿生場(chǎng)景，通過數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)設(shè)備報(bào)警監(jiān)測(cè)可視化，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、設(shè)備工況異常等報(bào)警信息進(jìn)行展示。
數(shù)據(jù)駕駛艙，結(jié)合園區(qū)相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行深度數(shù)據(jù)分析，并采用相應(yīng)圖表直觀展示設(shè)備運(yùn)行情況、能耗情況等各項(xiàng)運(yùn)行信息。
駕駛艙首頁(yè)
數(shù)字孿生技術(shù)通過虛擬模型精確反映物理實(shí)體的狀態(tài)和行為，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)維護(hù)需求，優(yōu)化性能，降低成本，加速產(chǎn)品迭代，并支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷，有效提升決策效率和智能化管理水平。
有特定管理需求的場(chǎng)景，應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)是為了更好的提高管理效率，所以數(shù)字孿生需要注意數(shù)據(jù)收集難度，如果沒有數(shù)據(jù)支撐，那肯定會(huì)成為一開始說的那80%。數(shù)字孿生同時(shí)也需要大量的計(jì)算資源、注意數(shù)據(jù)保護(hù)和開發(fā)技術(shù)的依賴等等。
