近年來，得益于大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等新一代信息技術的快速發(fā)展，數(shù)字孿生的實施已逐漸成為可能?，F(xiàn)階段，數(shù)字孿生已被廣泛應用于工廠、交通、智慧城市等諸多領域，特別在智能制造領域。

在百礦集團電解鋁工廠車間內(nèi)，整齊排列的電解槽內(nèi)正在發(fā)生劇烈的電化學反應，原本只能依靠工人親自查驗監(jiān)測的工業(yè)場景，如今，廣域銘島成功助力百礦集團打造電解鋁數(shù)字孿生工廠，使得現(xiàn)場工人在電腦屏幕上就能實時掌握車間的人員、物流、設備、質(zhì)量、安全現(xiàn)狀。

廣域銘島打造的電解鋁數(shù)字孿生工廠，通過三維建模，建設契合業(yè)務場景的指標體系，構建電解車間、整流所、空壓站、鍋爐、汽輪機等虛擬模型，打造一站式數(shù)字孿生全場景可視化。同時，基于IIoT平臺融合大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術實現(xiàn)關鍵設備的預測性維護，提前發(fā)現(xiàn)、預警設備安全問題，輔助操作決策，不僅保障了作業(yè)人員的生產(chǎn)安全，也提高了管理效率和水平，為工廠邁向數(shù)字化、智能化奠定了堅實的基礎。

找準轉型突破口，打造數(shù)字孿生工廠

電解鋁是百礦集團的重要產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)能可達130萬噸，但電解鋁也是耗能大戶，在雙碳達成目標背景下，電解鋁工廠亟需通過數(shù)字化轉型優(yōu)化生產(chǎn)和資源配置，實現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)。

電解鋁是典型的流程型行業(yè)，設備種類繁多、工藝復雜、工況環(huán)境嚴酷，環(huán)保和安全生產(chǎn)形勢嚴峻，整體生產(chǎn)組織缺乏柔性，如何借助數(shù)字化技術賦能產(chǎn)業(yè)向高科技、低環(huán)境負荷方向轉變成為百礦鋁產(chǎn)業(yè)要面對的關鍵問題。數(shù)字孿生技術的發(fā)展與應用實踐讓百礦找到了突破口。

2021年起，廣域銘島對百礦電解鋁全生命周期進行了數(shù)字化智能化改造，融合了AIoT技術能力，為其打造一體化數(shù)字孿生工廠，實現(xiàn)了工廠空間精準監(jiān)控、工藝流程仿真、設備壽命預測維護、雙碳能源減排等主要業(yè)務功能，基本達成可視化、虛擬驗證、仿真、預測等關鍵目標。

首先，廣域銘島基于的Geega(際嘉)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(以下簡稱“Geega平臺”)實現(xiàn)對工廠設備生產(chǎn)要素的數(shù)據(jù)采集，打通槽控系統(tǒng)、天車控制系統(tǒng)、地磅控制系統(tǒng)、空壓機控制系統(tǒng)、高溫液鋁系統(tǒng)、ERP、MES等，實現(xiàn)設備與設備，設備與系統(tǒng)的連接，融合大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術，構建統(tǒng)一的知識圖譜，形成全廠數(shù)字孿生模型，全方位、多維度真實還原了物理工廠。

△百礦電解鋁數(shù)字孿生工廠

“可視化孿生工廠使用數(shù)字線程技術對抽象模型進行表達，便于目標使用者對運行環(huán)境直接對象模型的理解，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程、同步可見，打破了時間、空間、層級之間的限制，便于各業(yè)務周期的人員統(tǒng)一協(xié)作，提升工廠整體的管理效率。”廣域銘島研發(fā)中心大數(shù)據(jù)部高級產(chǎn)品經(jīng)理李海瑞表示。

其次，廣域銘島依托工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)智能、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算等技術，通過歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的交叉分析，實現(xiàn)對設備故障實時報警和設備壽命預測性維護，輔助一線作業(yè)人員對設備運營狀態(tài)了然于胸，并通過往期故障處理方案的沉淀，及時給出“專家級”操作指令，保障了設備運行安全以及健康度精準掌控。

最后，依托吉利深厚的制造底蘊，廣域銘島善于通過數(shù)字化技術進行工業(yè)知識和機理模型的沉淀，通過對百礦電解鋁的不同場景問題的分析與解決，積累了有效的算法模型，打造了一系列具備高適用性的工業(yè)軟件，如運營指標診斷APP、電解槽工藝自優(yōu)化APP、槽修管理APP、陽極管理APP、出鋁管理APP、智能化配煤管理APP等，幫助工廠提高設備運行效率，優(yōu)化生產(chǎn)工藝及過程，降低物耗、能耗，提升效益。

△百礦基地俯瞰圖

虛實融合助力智能制造

在百礦鋁產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉型過程中，數(shù)字孿生發(fā)揮了基礎性作用，實現(xiàn)了虛擬世界與物理世界的技術融合，通過以虛仿實、以虛映實，實現(xiàn)工廠可視化與透明化管理，改變了工人傳統(tǒng)的工作模式，保障了車間設備和工業(yè)環(huán)境的安全以及管理運營的優(yōu)化，數(shù)字孿生技術在工業(yè)領域的應用效果日益顯著。

數(shù)字孿生作為目前熱度最高的數(shù)字化技術之一 ，存在巨大的發(fā)展空間。Gartner連續(xù)三年將數(shù)字孿生列入年度(2017-2019)十大戰(zhàn)略性技術趨勢，認為它在未來5年將產(chǎn)生顛覆性創(chuàng)新，同時預計到2021年，半數(shù)的大型工業(yè)企業(yè)將使用數(shù)字孿生，從而使這些企業(yè)的效率提高10%。

我國將數(shù)字孿生技術作為建設數(shù)字中國的重要發(fā)展方向，自2019年以來，政府陸續(xù)出臺相關文件，推動數(shù)字孿生技術發(fā)展，2020年我國又將數(shù)字孿生寫入“十四五”規(guī)劃。今年以來，重慶、上海、廣州、廈門、武漢等各地政府相繼發(fā)布關于元宇宙發(fā)展的指導規(guī)劃，其中普遍提及虛實融合助力智能制造，支持打造數(shù)字孿生工廠，加快推進工業(yè)元宇宙發(fā)展進程。

數(shù)字孿生已然成為垂直行業(yè)數(shù)字化轉型的重要使能技術。廣域銘島依托吉利36年的制造經(jīng)驗，較早布局數(shù)字孿生技術領域，打造了汽車數(shù)字孿生工廠、電解鋁數(shù)字孿生工廠、電廠數(shù)字孿生工廠等，覆蓋設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、驗證調(diào)試、智能決策與優(yōu)化、設備運維、綠色回收等工廠全生命周期與價值鏈，沉淀了一套成熟的數(shù)字孿生實施方法論，形成全鏈路數(shù)據(jù)資產(chǎn)，實現(xiàn)資源動態(tài)配置，協(xié)同高效，降低企業(yè)管理運營成本，助力企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量數(shù)字化轉型升級。

隨著智能制造趨勢的加速，越來越多企業(yè)將加入數(shù)字化轉型大潮，具備深厚制造底蘊并提前布局先進信息技術的廣域銘島也必將迎來更多機遇，與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)同行，共同為中國智造的實現(xiàn)發(fā)揮更大價值。