51WORLD助力中铁装备打造盾构产业4.0制造基地

制造业是中国国民经济的主体。

近年来，随着中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变，大量的中国品牌转型升级取得了一系列突破性、标志性重大成果，彰显了中国智造的硬核实力。

中国中铁工程装备集团（以下简称中铁装备）深入践行“推动中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变”，将企业打造成世界一流的地下工程装备综合服务商。

作为世界隧道掘进机行业领先企业，中铁装备以“振兴民族工业，打造世界品牌”为使命，在过去的几年间完成国产盾构制造产业从0到1的突破再从1到1000的跃进。

盾构机是基建中的核心装备，作为机械、电气、力学等多源学科的前沿技术集合体，盾构机单台零件多达数万个，号称“工程机械之王”。就在十几年之前，我国盾构机设备还依赖进口或与国外的技术合作。

中铁装备不仅实现了盾构机的国产自主化生产，还成功让国产盾构机走出国门。

目前，中铁装备所生产设备出口远至新加坡、马来西亚等一带一路沿线国家，并打入盾构机的发源地——法国，成功打破了国外对盾构制造业高端市场的垄断。

与中铁深度融合 提供数字孪生解决方案

中国制造摆脱低端化的标签并向高端化迈进的过程中，离不开科技创新与数字化转型。

数字孪生技术是工业领域虚拟现实与行业应用融合发展的核心切入点，也是工业生产全流程一体化、智能化以及整体产业上下游统筹联动所需的关键措施，更是企业自身实现降本增效、绿色生产的重要手段。

51WORLD作为数字孪生领域的头部企业，基于多年的技术沉淀，与中铁装备深度融合，将数字孪生技术与盾构设计、制造、运维、培训等环节业务进行有机结合，构建虚实融合的工业生产新型解决方案，为制造强国、数字中国建设提供有力支撑，打造技术、产品、服务和应用共同繁荣的产业发展格局。

在合作中，51WORLD与中铁装备以中国中铁智能化高端装备产业园为合作基点，以车间真实作业场景为基础，利用数据驱动，构建盾构机全生命周期的孪生场景，打造了中铁工程装备工业4.0高端装备产业园数字孪生平台（以下简称中铁数字孪生平台）。

数字孪生是如何在盾构机实际生产、管理中发挥重要作用的？一起来看看吧～

六大亮点

全方位赋能盾构机全生命周期

中铁数字孪生平台整合了产区人员、车辆、设备、环境等多源数据，结合排产、备料、制造、质检等生产环节信息，实现了对园区的全要素管理与产品的全生命周期管理。

平台通过1:1高精度三维时空数字化模型，不仅高度还原中铁智能化高端装备产业园的全貌，还将产业园未来的施工建设蓝图一并还原。

人坐在办公室，便可全景全视角查看、管理园区。除此之外，平台还搭配了漫游能力，方便用户沉浸式参观数字孪生工厂。

01

仿真算法接入，保障孪生工厂实时映射

为保障孪生工厂与物理工厂映射关系的时效性，51WORLD通过自主研发的设备动作仿真领域算法接入，平滑工厂内各类别生产设备模型零构件运动轨迹，实现对孪生设备作业姿态的数据动态驱动，充分发挥孪生场景下工厂全视角监管能力，突出呈现生产执行中人为定义信息属性，保障生产环节安全、稳定推进。

▲ 在孪生空间还原了中铁工程装备工业4.0高端装备产业园整体布局规划

02

物资管理，实时追踪统筹生产要素

传统工厂的物资管理系统不透明、不精细，数据并不互通，过去依靠人工跟踪物料情况，这无疑需要花费大量的时间。

中铁数字孪生平台，基于高性能的数据采集和处理技术，实现物料数据信息的互联互通。

目前还存在多少物料？目前物料支持多大体量的产品生产？通过可视化面板就能实时查看。

不止如此，管理员还可实时巡视了解中铁园区内的电能、用水、现场人员、车辆分布、设备离线比例、温度等等，统筹物料领取、产品发运、物资储量、采购统计、仓库信息等等。

工厂的物资信息触手可及，不仅大大提高物资管理的效率和准确性，也能保证资源最大化利用。

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全程镜像感知，提高作业饱和度

把厂房里的全生产流程都搬到虚拟空间里，会一种什么样的体验？

中铁数字孪生平台对现实的工厂3D形态完全模拟。大到整个工厂，小到车间里每台设备和每一个生产动作，从订单获取、物资齐套、 加工生产、产品质检到仓储物流的全生产流程都映射在数字孪生上。

▲ 产业园数字孪生厂房内部结构

比如，我们通过构建火焰切割机设备（下图所示）模型，接入数据驱动模型，使管理者可以全视角查看设备作业姿态、动作。数据面板还会实时呈现设备的详细状态，方便管理者了解设备的作业进度。

▲ 火焰切割机设备通过数据驱动实现生产环节信息实时映射

知晓各个设备作业进度，就能了解整个工厂的产能与产能瓶颈，从而把控总体生产进度，降低停机时间。

04

安全预警，保证设备“无病无痛”

在高速生产的工厂中，某一台设备的故障会打破整体生产推进计划，重点环节设备尤其如此。

比起在设备产生故障后开展维修，提前预制设备状态，在合适的时间进行运维则更为重要。传统维修多依赖工程师的个人经验，费时费力。

而中铁数字孪生平台通过对于生产数据的归纳总结，结合历史维护记录能够及时对设备状态进行判定，提醒管理员维护设备。

▲ 孪生平台对车间以摄像头为代表的各类IOT设备进行点位还原与信息接入

不仅如此，孪生平台还能安全预警。

孪生平台通过接入多源信息化系统与IOT设备，帮助管理者检测设备异常。当异常信息出现时，平台能够快速做出反馈，定位异常点位并给出异常的产生原因。

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产品数据溯源，方便远程运维

51WORLD倾力打造的中铁数字孪生平台，还支持通过数据驱动实现产品的精细化拆分。管理者可直观了解产品的零构件构成以及相关的生产信息。

同时平台还能结合历史数据完成针对具体产品的生产流程溯源，在孪生空间复现生产全过程设备作业姿态与参数。

当产品或者设备出现故障时，工程师们无需赶赴现场，就能远程追溯生产数据，快速排查分析出故障的原因。

▲ 平台对产品进行精细化拆分，还原生产过程

06

模拟预控，满足差异化生产需求

盾构机存在着定制化特点，其制造需要根据不同的地质条件，对盾构机进行不一样的配置。这意味着盾构机的生产设备需要兼容零构件的差异化生产。

而借助数字孪生平台，工程师能提前根据盾构机的整体结构设计，结合物料仓储与现场生产情况提前预演，优化生产排期。

低成本、无成本试错的预演，能帮助中铁装备在有限的时间里，高效地、批量化生产出定制化的产品。

▲ 设备模型通过数据驱动实现生产环节信息实时映射

从上述的六大产品亮点，不难看出，中铁数字孪生平台利用数字孪生技术全要素还原的特点，按照“厂区-车间-设备”的总体布局，以安全生产为核心，打造了“订单获取-生产制造-产品质检-物流发运”的产品生产全生命周期管理孪生体系，统筹兼顾工厂运营过程综合态势与精细生产的并进管理需求。

中国的制造业在过去的三十年实现了巨大的飞跃。接下来，制造业将迎来新一轮的数字化、智能化升级。

51WORLD与中铁装备合力搭建的中铁工程装备工业4.0高端装备产业园数字孪生平台，相当于数字化、智能化赋能中国制造的一个缩影。

未来，51WORLD还将以全方位的数字孪生能力赋能企业，打通现实世界与虚拟世界，助推中国制造迈入智造强国。

审核编辑 ：李倩