天津银丰数字孪生系统

一、天津银丰数字孪生系统

    

  

      银丰数字孪生系统，采用自动化加工设备和管理软件，经过科学的工艺流程，对产品进行自动化加工。综合应用人工智能、图像识别、数字孪生、自动化控制等科技前沿技术，形成理论、系统、平台、装备等一系列融合，实现产品加工的智能管理与无极调控。人工智能识别二维箍筋、板筋、网片、桁架、构件等产品图纸，数据自动转换加工，比人工识图提高20倍效率；加工设备的数字孪生智能管控系统，完成生产过程的虚拟分析，提供实时管控策略，提高生产效率。生产成本极大的降低：以柔性焊网机为例，使用自动识图软件、数字孪生系统控制，日产40吨，可节约6名拆图技术人员、3名MES物料编码录入人员、40名钢筋绑扎检验人员。与人工绑扎钢筋网片对比，加工钢筋网片每吨可节省500元以上。

MES生产管理系统可以对施工安装、构件及钢筋制品的加工过程至原材料采购进行追溯性管理，确保溯源清晰，杜绝偷工减料，严格把控全过程质量，减少业主的顾虑；MES生产管理系统还可以展示全流程中生产进度及各环节库存状态，确保施工进度可控。

二、银丰数字孪生系统内容

一）系统概述

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、 多物理量、多尺度、多概率的~过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对 应实体的全生命周期过程。

钢筋加工产线的数字孪生管控平台分为数据孪生感知、智能理解、智慧管理三个方面。数据孪生感知模型包括数字展示、~预警。数字孪生智能理解包括图纸识别、下单协调、软件对接、成品清单。数字孪生智慧管理包括启停管理、 物料管理、用户权限管理。

二）系统功能

2.1 图纸识别后设备加工，自动导出BOM编码到MES系统（不用手工录入编码）

利用人工智能算法，自动识别并提取出 CAD图纸中钢筋网片、箍筋、构件等各种类型产品的关键信息，替代传统生产加工依靠人工读图的环节，实现效率高 、准确提取。经测试，1套 131张的钢筋网片图纸从拆分、提取到实际加工的整个过程 仅需 1h 以内，准确率达 100％， 如图 1和 2所示：

（a）1 套 131 张的钢筋网片图纸

（b）自动拆分、按序编号

（c）软件自动提取

图 1   钢筋网片自动提取

   

                                  （a）箍筋图纸                         （b）箍筋提取结果

图 2    箍筋自动提取

2.2 数字孪生模型

数字孪生是作为实现物理空间与虚拟空间交互融合的较佳途径， 其载体正是自动化加工设备的数字孪生模型，例如：数控钢筋弯箍机、柔性焊网机、数控钢筋桁架生产线三台设备的数字孪生，如图 3 所示。

（a）柔性焊网机

（b）数控钢筋弯箍机

（c）数控钢筋桁架生产线

图 3    三台设备的数字孪生模型

2.3 设备 PLC 采集系统

通过 Modbus 协议开发网片机、弯箍机及桁架机等运行状态的 PLC实时采集 系统， 将模型和设备的主要动作关联起来， 实现对数控钢筋弯箍机、数控钢筋桁架生产线、柔性焊网机生产全过程管理进行三维可视化展示，如图4所示。

  

                                                   （a）PLC 采集软件界面                 （b）设备联调测试成功

图 4   PLC 采集软件界面

2.4  ~预警模块

通过物联网技术实时采集钢筋加工设备的电压、气压、水温及油温等参数，动态监测钢筋加工过程中各个重要参数的变化，当超出阈值时及时报警， 为实现 ~生产提供依据，如图5 所示。

图 5 ~预警

2.5 MES 系统对接模块

通过与 MES 系统中项目统计、产量信息及生产计划等功能模块的对接，实现对生产过程的透明化监督和效率高 率管理，如图6所示。

图 6    与 MES 系统对接

2.6数字孪生云平台

将数字孪生模型展示、设备 PLC采集系统、~预警及与 MES 对接等功能

集成在数字孪生云平台中， 构建人工智能虚拟大脑实时分析各种数据来源， 实现项目信息实时监测管理控制， 从而达成生产运行自动化和智能化， 支持动态环境下的快速变化和精准决策，如图 7 所示。

（a）数字孪生云平台登录界面

（b）柔性焊网机数字孪生云平台大屏展示

（c）数控钢筋弯箍机数字孪生云平台大屏展示

图 7   数字孪生云平台

2.7  其余功能模块

权限管理、系统管理、及日志管理等功能已在数字孪生云平台实现，可根据需求增加功能。

图 8    数字孪生云平台功能展示

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