一种烟草行业通用型数字孪生平台的制作方法

1.本发明属于烟草行业数字化管理技术领域，具体涉及一种烟草行业通用型数字孪生平台。


背景技术：

2.在传统工厂管理模式中，信息化建设薄弱，依赖于人工，无法实时掌握生产进度及设备状态以调整工艺和设备，生产效率较低。随着工业互联网、物联网、大数据、云计算等新型技术的涌现以及两化融合的不断升级，传统工厂管理模式受到了巨大挑战，数字化生产制造逐渐成为工厂生产的主要模式，传统的工厂运营模式也在向数字化工厂转型。数字化虚拟平台将生产数据透明化，通过三维虚拟现实技术把生产资料及因素在特定空间做全方位的“呈现”，是构建数字虚拟工厂的一个重要应用方向。
3.中国cn111103860a公开了一种基于数字孪生平台的工厂管理系统，包括建模仿真模块、生产管理模块、数据采集模块、数据控制模块、精准服务模块，利用模拟车间与物理车间之间数据实时交互，不断的进行迭代优化，在保证生产过程不中断的情况下，进行产线升级，避免造成资源浪费。对内部大数据进行分析处理，可以进一步判断出生产线在进行成产过程中各个部件之间的磨损情况，维修人员可以根据数据分析出的磨损报告进行维修护理，减少设备生产线停止运行的状态，对生产过程进行模拟运行，可以运算出产线的最大负荷状态，测算出生产线最大的产能输出。但此发明仅针对工厂的生产数据进行仿真模拟，并未将工厂中的员工管理以及信息交流转入数字化工厂中。


技术实现要素：

4.为了解决传统烟厂管理中的难点，本发明提供了一种烟草行业通用型数字孪生平台，利用三维可视化技术，采用高频数据采集与匹配，实现工厂的数字孪生，通过数据可视化，对工业厂房、生产线、设备等管理要素进行三维仿真展示，通过集成视频监控、设备运行监测、环境监测以及其他传感器实时上传的监测数据，对生产流程、生产环境、设备运行状态进行实时监测，真实再现生产流程、设备运转过程及工作原理，为生产工艺能效的评估等提供有效、精确的决策依据。
5.本发明提供的烟草行业通用型数字孪生平台，包括展示孪生视图、孪生模型和孪生数据的数字工厂视图模块以及管理用户、设备、场景的管理中心模块。
6.所述的数字工厂视图模块包括场景分级视图模块、数字可视化模块、场景漫游模块、地图工具模块、环境控制模块以及通讯模块；所述场景分级视图模块用于展示不同层级的场景视图，并且根据用户的界面交互操作切换主视图中的层级视图；所述的数据可视化模块用于展示相关数据；所述场景漫游模块用于数字工厂漫游；所述地图工具模块用于展示、搜索、测量数字工厂中的位置信息；所述环境控制模块用于控制场景视图的光照环境，默认状态下场景视图光照环境随时间变化，用户能通过操作改变默认光照环境；所述通讯模块用于查询联系人、发起呼叫、发起群组会议，联系人与群组可通过管理中心模块进行配
置。
7.所述的管理中心模块包括用户管理模块、场景编辑模块、设备库模块以及数据配置模块；所述的用户管理模块用于对用户进行权限管理和通讯管理；所述场景编辑模块用于编辑场景视图中相关数据信息；所述的设备库模块用于设备管理以及数据标签配置；所述数据配置模块用于为平台内其他模块接入业务数据和修改配置信息。
8.进一步的，所述场景分级视图模块配合数据可视化模块可展示以下层级视图：厂级视图，展示工厂整体生产运营状态，能随时间变化光照环境；车间视图，展示车间相关业务场景数据内容，包含车间内物料流转动画、设备运行状态；产线视图，展示产线相关业务场景数据内容，包含产线内物料流转动画、设备运行状态；工艺段或设备视图，展示工艺段或设备相关业务场景数据内容，包含工艺段或设备中的物料流转动画、设备运行状态以及数据标签定位。
9.进一步的，所述数据可视化模块与场景分级视图模块内容联动，在具体场景中通过图表展示相关类型数据，其中图表类型样式可在管理中心模块进行配置，系统提供定制型图表与自助型图表两种类型供用户自主编辑。
10.进一步的，所述场景漫游模块中预设参观路线、巡检路线、自定义路线可供用户选择，并可通过管理中心模块进行漫游路线规划、增加、删除和命名。
11.进一步的，所述地图工具模块提供缩略地图，用于提示当前位置；检索工具，用于快速查找定位位置；测量工具，用于进行尺寸、面积的实际测量。
12.进一步的，所述用户管理模块中的权限管理包括对登录用户进行增删改查以及权限变更，通讯管理包括对系统内通信录内容以及联系人、群组进行编辑。
13.进一步的，所述场景编辑模块用于：工作流配置，组织厂区内复杂事件工作流程、事件响应；设备模型配置，移动、增加、删除场景中的设备模型；设备数据配置，为场景中的设备模型配置相关数据；可视化图表装载，为对应视图场景配置已经编辑好的可视化图表。
14.进一步的，所述设备库模块中的设备管理包括设备分类管理和增删改查，数据标签管理包括数据标签增删改查和类型配置；所述设备分类管理是对设备分类进行管理，默认分类有卷接设备、包装设备、制丝设备、辅联设备、物流设备、其他，用户根据需要可进行分类添加；所述设备增删改查是对设备库中的设备进行增、删、改、查的操作，用户可自主上传设备模型；所述数据标签增删改查是对设备所附加的标签进行编辑；所述数据标签类型配置是对设备标签的类型进行修改配置。
15.进一步的，所述数据配置模块用于为预置图表编辑接入业务数据；自定义图表组合并接入业务数据；统一管理平台内的数据接口；对语音通讯接口进行配置；对监控视频接口进行配置。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
17.(1)实现产品运行监控和智能运维：对于能够实现智能互联的复杂产品，尤其是高端智能装备，将实时采集的装备运行过程中的传感器数据传递到其数字孪生模型进行仿真分析，通过数据可视化模块以图表形式展示于对应场景视图中，对装备的健康状态和故障征兆进行诊断，并进行故障预测；如果产品运行的工况发生改变，对于拟采取的调整措施，可以先对其数字孪生模型在仿真云平台上进行虚拟验证，验证后再对实际产品的运行参数进行调整。
18.(2)远程监控和实时模拟工厂运行状态：对于正在运行的工厂，通过其数字孪生模型可以实现工厂运行的可视化。包括生产设备运行状态，设备和产线的oee、产量、质量与能耗等，还可以定位每一台物流装备的位置和状态。对于出现故障的设备，在场景试图模块中显示具体的故障类型，根据故障类型及时调整设备。
19.(3)预测及验证产品结果：对于研发阶段的产品，通过调整三维仿真数字工厂的生产参数，预测研发结果，避免产品损失。
20.(4)应用虚拟调试技术分析现实问题：在虚拟调试阶段，将控制设备连接到虚拟站/线，接入生产数据进行虚拟调试；完成虚拟调试后，控制设备可以快速切换到实际生产线；可随时切换到虚拟环境，分析、修正和验证正在运行的生产线上的问题，避免长时间且昂贵的生产停顿。
21.(5)及时进行信息交流：公司各个职能部门和产品生命周期的信息流，涵盖产品构思、设计、供应链、制造、售后服务等各个环节，乃至外部的供应商、合作伙伴能通过数字孪生平台及时进行信息的交流沟通。
22.(6)完善员工培训体系：系统化地整合培训体系，通过回溯场景分级视图模块所记录的工厂历史运转信息，全流程整合内容，对员工进行系统培训，降低工厂运营风险。
附图说明
23.图1为数字工厂视图模块结构框图；
24.图2为场景分级视图模块示意图；
25.图3为数据可视化模块示意图；
26.图4为场景漫游模块示意图；
27.图5为地图工具模块示意图；
28.图6为环境控制模块示意图；
29.图7为通讯模块示意图；
30.图8为管理中心模块示意图
31.图9为用户管理模块示意图
32.图10为场景编辑模块示意图
33.图11为设备库模块示意图；
34.图12为数据配置模块示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
36.本发明涉及一种烟草行业通用型数字孪生平台，包括展示孪生视图、孪生模型和孪生数据的数字工厂视图模块以及管理用户、设备、场景的管理中心模块。
37.如图1所示，数字工厂视图模块包括场景分级视图模块、数字可视化模块、场景漫游模块、地图工具模块、环境控制模块以及通讯模块。数字工厂视图模块将烟厂以及产线的现实环境通过三维可视化技术，对工厂、生产线、设备等管理要素进行三维仿真展示，通过集成视频监控、设备运行监测、环境监测以及其他传感器实时上传的监测数据，对生产流程、生产环境、设备运行状态进行实时监测，真实再现生产流程、设备运转过程及工作原理。
38.如图2所示，所述场景分级视图模块用于各个层级视图，用户通过界面交互操作能够切换主视图的层级视图，所述的层级视图具体包括：
39.(1)厂级视图：配合数据可视化模块，能够根据时间进行光环境变化，支持早、中、晚等光环境。
40.(2)车间视图：配合数据可视化模块，展示车间相关业务场景数据内容，包含车间内物料流转动画，车间内设备运行状态。
41.(3)产线视图：配合数据可视化模块，展示产线相关业务场景数据内容，包含物料流转动画和产线设备状态。
42.(4)工艺段/设备视图：配合数据可视化模块，展示工艺段/设备相关生产数据、设备状态、运行动画、数据标签定位。
43.所述视图中的物流流转及设备数据信息储存至数据库中，后续可查看调用。
44.如图3所示，数据可视化模块用于展示多种相关数据，该模块与场景分级视图模块联动，将场景视图中所需相关数据以图表形式展示于场景分级视图中，所显示的图表类型样式可在管理中心模块进行配置，系统提供定制型图表与自助型图表两种类型供用户自主编辑选择。
45.如图4所示，场景漫游模块提供不同的数字工厂漫游路线供用户选择，包括系统预制参观路线、巡检路线与自定义路线，并且通过管理中心模块可以规划、增加、删除、命名漫游路线。
46.如图5所示，地图工具模块包含缩略地图、检索工具、测量工具，其中缩略地图可提示当前用户所在位置；检索工具用于快速查找目标定位位置；测量工具用于进行尺寸、面积的实际测量。
47.如图6所示，环境控制模块用于控制场景视图中的环境因素，包括温度和光照，默认状态下光照随早、中、晚时间变化，用户能通过操作改变环境因素以测试生产中的影响因素。
48.如图7所示，通讯模块用于查询联系人、发起呼叫、发起群组会议，联系人与群组可通过管理中心模块进行配置。
49.如图8所示为管理中心模块，所述管理中心模块包括用户管理模块、场景编辑模块、设备库模块以及数据配置模块；所述的用户管理模块用于对用户进行权限管理和通讯管理；所述场景编辑模块用于编辑场景视图中相关数据信息；所述的设备库模块用于设备管理以及数据标签配置；所述数据配置模块用于为平台内其他模块接入业务数据和修改配置信息。
50.如图9所示，用户管理模块可进行权限管理和通讯管理，权限管理包括对登录用户进行增删改查以及权限变更，通讯管理包括对系统内通信录内容以及联系人、群组进行编辑。
51.如图10所示，场景编辑模块用于：工作流配置，组织厂区内复杂事件工作流程、事件响应；设备模型配置，移动、增加、删除场景中的设备模型；设备数据配置，为场景中的设备模型配置相关数据；可视化图表装载，为对应视图场景配置已经编辑好的可视化图表。
52.如图11所示，设备库模块用于设备管理和数据标签管理，其中的设备管理包括设备分类管理和增删改查，数据标签管理包括数据标签增删改查和类型配置；所述设备分类
管理是对设备分类进行管理，默认分类有卷接设备、包装设备、制丝设备、辅联设备、物流设备、其他，用户根据需要可进行分类添加；所述设备增删改查是对设备库中的设备进行增、删、改、查的操作，用户可自主上传设备模型；所述数据标签增删改查是对设备所附加的标签进行编辑；所述数据标签类型配置是对设备标签的类型进行修改配置。
53.如图12所示，数据配置模块用于：
54.(1)预置图表：为预置图表编辑接入业务数据；
55.(2)自定义图表：自定义图表组合，并接入业务数据；
56.(3)数据接入配置：统一管理平台内的数据接口；
57.(4)语音通讯配置：对语音通讯接口进行配置；
58.(5)视频流接入配置：对监控视频接口进行配置；
59.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。