云端實驗室基礎(chǔ)平臺可視化工具

云端實驗室基礎(chǔ)平臺可視化工具一、項目概況合成生物學(xué)是將分子生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)與工程學(xué)原理結(jié)合，用以設(shè)計生物系統(tǒng)和生物工廠。其目標(biāo)是創(chuàng)造改良的生物學(xué)功能，解決目前以及未來的挑戰(zhàn)。合成生物學(xué)將改變我們創(chuàng)造能量、制造食物、優(yōu)化工業(yè)加工以及檢測、預(yù)防和治愈疾病的方式。借助生物技術(shù)，我們可以對微生物進(jìn)行編程，以制造特殊化學(xué)品和化合物，這一過程稱為‘生物制造’。這些進(jìn)步促使工業(yè)界接受生物制造以作為基于石油基的替代品來重塑塑料、燃料、材料和藥品等產(chǎn)品。行業(yè)分析表明，在本世紀(jì)末之前，生物工程可能占全球制造業(yè)產(chǎn)出的1/3以上，價值接近30萬億美元。2022年9月12日，美國總統(tǒng)拜登已經(jīng)正式簽署了一項行政命令，以啟動一項“國家生物技術(shù)和生物制造計劃”。此計劃直指合成生物學(xué)及其下游制造，將加速生物技術(shù)創(chuàng)新，并在多個行業(yè)發(fā)展美國的生物經(jīng)濟(jì)，包括健康、農(nóng)業(yè)和能源等，同時以美國國內(nèi)供應(yīng)鏈替代來自國外脆弱的供應(yīng)鏈。該計劃將改善糧食和能源安全，推動農(nóng)業(yè)創(chuàng)新，同時減輕氣候變化的影響，其將通過醫(yī)學(xué)的進(jìn)步幫助人們過上更長壽、更健康的生活。本項目是合成生物設(shè)計平臺的內(nèi)容之一，以先進(jìn)的數(shù)字孿生技術(shù)為依托，基于可視化、智能化和實時數(shù)據(jù)更新，結(jié)合逼真的3d可視化渲染引擎，實現(xiàn)了合成生物學(xué)實驗室場景和相關(guān)實驗設(shè)備在數(shù)字空間的高效映射。本項目目標(biāo)是對實驗室全場景及各實驗設(shè)備進(jìn)行可視化還原，使用先進(jìn)的數(shù)字孿生技術(shù)、建立云實驗室的虛擬數(shù)字孿生體，融合實驗室各個系統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行規(guī)劃化整理后，在數(shù)字孿生體進(jìn)行還原，形成的全面、直觀、高效的系統(tǒng)可視化管理平臺工具。該平臺能實現(xiàn)云實驗室整體場景的可視化、實驗流程的可視化、實驗設(shè)備數(shù)據(jù)的可視化、物流運輸流程的可視化等功能。二、技術(shù)要求編號技術(shù)指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)值1應(yīng)用范圍和要求云端實驗室基礎(chǔ)平臺可視化工具目標(biāo)是建設(shè)服務(wù)于合成生物大設(shè)施的合成生物學(xué)的云端實驗室基礎(chǔ)平臺可視化工具，采用數(shù)字孿生技術(shù)，對整個云端實驗室場景進(jìn)行數(shù)字化還原，在虛擬世界呈現(xiàn)云實驗室實時運行狀態(tài)，為云實驗室提供直觀便捷的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。該系統(tǒng)前端采用國際先進(jìn)的數(shù)字孿生開發(fā)引擎UE4，保證良好的用戶體驗。接口層提供統(tǒng)一開放的結(jié)構(gòu)，對內(nèi)部用戶、外部用戶提供內(nèi)容的結(jié)構(gòu)，方便用戶使用相關(guān)數(shù)據(jù)。同時，該項目要求具備高可用性、高性能、高安全性、易部署和易維護(hù)等特點，能夠為用戶提供穩(wěn)定可靠的服務(wù)。2性能指標(biāo)一、實驗室全場景數(shù)字孿生1.1蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物分析系統(tǒng)實驗室全場景數(shù)字孿生。1.支持三維虛擬交互仿真模式，呈現(xiàn)蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物分析系統(tǒng)實驗室全場景數(shù)字孿生，各實驗儀器與物理實體保持?jǐn)?shù)據(jù)連接，能動態(tài)呈現(xiàn)各項運行數(shù)據(jù)的變化。2.按照1:1的比例建立蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物分析系統(tǒng)實驗室場景三維建模。3.按照1:1的比例建立實驗儀器三維建模，要求模型各部件能滿足還原物理實體的運行狀態(tài)。4.蛋白質(zhì)分析實驗室虛擬場景渲染，特效制作，與現(xiàn)有實驗室虛擬場景保持一致。5.場景數(shù)字孿生UI功能開發(fā)，要求與現(xiàn)有場景UI風(fēng)格保持一致，界面支持中英雙語動態(tài)切換。6.場景交互功能開發(fā)，場景支持旋轉(zhuǎn)、平移、縮放操作。7.實驗室各儀器設(shè)備采集，要求能獲取到各儀器設(shè)備實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并在虛擬端實時呈現(xiàn)。8.平臺需使用UE引擎開發(fā)，與現(xiàn)有項目進(jìn)行融合。1.2高級光學(xué)檢測系統(tǒng)實驗室全場景數(shù)字孿生。1.支持三維虛擬交互仿真模式，呈現(xiàn)高級光學(xué)檢測系統(tǒng)實驗室全場景數(shù)字孿生，各實驗儀器與物理實體保持?jǐn)?shù)據(jù)連接，能動態(tài)呈現(xiàn)各項運行數(shù)據(jù)的變化。2.按照1:1的比例建立高級光學(xué)檢測系統(tǒng)實驗室場景三維建模。3.按照1:1的比例建立實驗儀器三維建模，要求模型各部件能滿足還原物理實體的運行狀態(tài)。4.實驗室虛擬場景渲染，特效制作，與現(xiàn)有實驗室虛擬場景保持一致。5.場景數(shù)字孿生UI功能開發(fā)，要求與現(xiàn)有場景UI風(fēng)格保持一致，界面支持中英雙語動態(tài)切換。6.場景交互功能開發(fā)，場景支持旋轉(zhuǎn)、平移、縮放操作。7.實驗室各儀器設(shè)備數(shù)據(jù)采集，要求能獲取到各儀器設(shè)備實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并在虛擬端實時呈現(xiàn)。8.平臺需使用UE引擎開發(fā)，與現(xiàn)有項目進(jìn)行融合。1.3云實驗室一樓全場景數(shù)字孿生補充。1.底盤細(xì)胞放大培養(yǎng)系統(tǒng)實驗室設(shè)備建模，包括但不限于發(fā)酵罐、立庫等實驗設(shè)備，一樓可視化大屏展廳三維建模。2.實驗室各儀器設(shè)備數(shù)據(jù)采集，要求能獲取到各儀器設(shè)備實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并在虛擬端實時呈現(xiàn)。二、箱式物流可視化平臺1.支持三維虛擬交互仿真模式，動態(tài)呈現(xiàn)各樓層物流運輸繁忙狀態(tài)，包括物流運輸設(shè)備位置的實時變化，物料傳遞的變化。2.按照1:1的比例建立物流設(shè)備三維模型，包括但不限于堆垛機、傳送帶、運輸AGV小車、機械臂、功能島AGV小車等。3.物流可視化平臺開發(fā)，包括場景渲染、特效制作，各物流設(shè)備的運動動畫。4.場景UI功能開發(fā)，以數(shù)據(jù)看板的方式呈現(xiàn)物流系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，要求與現(xiàn)有場景UI風(fēng)格保持一致，界面支持中英雙語動態(tài)切換。5.系統(tǒng)能采集各物流設(shè)備相關(guān)運行數(shù)據(jù)，并在虛擬平臺進(jìn)行還原，動態(tài)呈現(xiàn)物流繁忙狀態(tài)。6.平臺支持動態(tài)切換各個樓層的物流運輸場景，場景支持旋轉(zhuǎn)、平移、縮放操作。7.平臺需使用UE引擎開發(fā)，與現(xiàn)有數(shù)字孿生可視化項目風(fēng)格需保持一致。8.平臺需使用UE引擎開發(fā)，與現(xiàn)有項目進(jìn)行融合。三、數(shù)字孿生可視化大屏1.數(shù)字孿生可視化大屏可呈現(xiàn)1-7樓數(shù)字孿生場景，大屏支持觸屏操作，可動態(tài)切換樓層，并支持移動端部署。2.大屏UI面板要求與現(xiàn)有場景UI風(fēng)格保持一致，UI能以數(shù)據(jù)面板的方式呼出，界面支持中英雙語動態(tài)切換。3.可視化大屏支持移動端部署，可在安卓/IOS等移動端設(shè)備運行。4.平臺需使用UE引擎開發(fā)，與現(xiàn)有項目進(jìn)行融合。四、功能島數(shù)據(jù)采集1.系統(tǒng)可視化工具能從SCADA數(shù)據(jù)中臺、EAM系統(tǒng)采集各功能島數(shù)據(jù)，并在數(shù)字孿生終端動態(tài)呈現(xiàn)。2.系統(tǒng)能采集各個功能島的整體運行和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括功能島內(nèi)各個設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。3.系統(tǒng)能以列表模式一次性呈現(xiàn)所有功能島的運行狀態(tài)情況，并可進(jìn)入單個功能島的詳情頁面，查看詳細(xì)數(shù)據(jù)。4.功能島數(shù)據(jù)面板UI與現(xiàn)有數(shù)字孿生系統(tǒng)UI保持一致，界面支持中英雙語動態(tài)切換。五、數(shù)字孿生系統(tǒng)優(yōu)化1.優(yōu)化一期數(shù)字孿生系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的頻率和精度，提高數(shù)據(jù)處理的速度和準(zhǔn)確性，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上打通數(shù)字孿生場景和PDM、EAM、SCADA等系統(tǒng)的連接，進(jìn)一步提高數(shù)字孿生場景的實時性、動態(tài)可交互性。2.優(yōu)化現(xiàn)有實驗室數(shù)字孿生場景，對場景特效進(jìn)行統(tǒng)一處理，完善現(xiàn)有虛擬場景的模型、特效、UI面板（數(shù)據(jù)）、交互等內(nèi)容。3.完善現(xiàn)有數(shù)字孿生可視化系統(tǒng)UI,界面支持中英雙語動態(tài)切換。4.優(yōu)化各實驗室可視化系統(tǒng)的通信和網(wǎng)絡(luò)連接，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群腿蒎e率。5.加強數(shù)字孿生系統(tǒng)的安全性和隱私保護(hù)，提升數(shù)據(jù)的安全性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。六、用戶管理1.用戶管理：支持接入統(tǒng)一用戶平臺，進(jìn)行系統(tǒng)登錄及用戶管理。2.菜單管理：可以對該系統(tǒng)內(nèi)的界面菜單、按鈕資源進(jìn)行配置管理，可靈活設(shè)置各個菜單名稱、圖標(biāo)（可從內(nèi)置字體圖標(biāo)庫或上傳外部圖標(biāo)）。七、其他功能組件1.系統(tǒng)支持動態(tài)切換數(shù)字孿生模式和虛擬仿真模擬模式。2.新用戶給與操作指引。支持軟件頁面展示在線版操作手冊，方便用戶查閱。3.支持用戶反饋軟件問題。4.展示軟件的版權(quán)歸屬，并支持可配置、更改，如“是否展示版權(quán)”、“版權(quán)歸屬內(nèi)容”。5.系統(tǒng)banner提示：允許管理角色配置重要的提示信息，用于在頁面向用戶展示，配置內(nèi)容包括：提示文案、生效時間、失效時間等。6.個人中心：對用戶基本信息進(jìn)行管理，如用戶名、密碼、郵箱等。八、系統(tǒng)設(shè)計通用要求1.

支持常用服務(wù)器操作系統(tǒng)，如WindowsServer、Linux等，并支持云資源環(huán)境，如AWS、華為云、阿里云、私有云等，同時要求支持64位操作系統(tǒng)。2.

部署需支持負(fù)載均衡和集群，以提高系統(tǒng)的可用性和容錯能力。3.

系統(tǒng)非正常停機時間不應(yīng)超過2小時/月，非正常停機次數(shù)不應(yīng)超過2次/年。如遇災(zāi)難性宕機，系統(tǒng)恢復(fù)時間應(yīng)不超過2小時。4.系統(tǒng)平臺采用B/S架構(gòu)，前端采用UE引擎開發(fā)，并發(fā)布WebGL格式部署于web服務(wù)器，后端基于Java語言進(jìn)行開發(fā)后端開發(fā)，以提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和擴(kuò)展性。5.系統(tǒng)支持發(fā)布到移動端運行，并支持安卓/IOS兩種平臺部署模式，并能自適應(yīng)適配多種分辨率的終端。6.代碼編寫方面，要求對于復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯有簡明扼要的注釋，以提高代碼可讀性和可維護(hù)性。7.數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)查詢平均響應(yīng)時間應(yīng)不超過5秒，業(yè)務(wù)交互平均響應(yīng)時間應(yīng)不超過3秒，業(yè)務(wù)統(tǒng)計分析平均響應(yīng)時間應(yīng)不超過3秒，以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和用戶體驗。8.上線后7個自然日之內(nèi)，要求提供各功能模塊點檢清單，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。9.在測試階段，對于業(yè)務(wù)主流程，要提交自動化測試腳本，以提高測試效率和質(zhì)量。10.系統(tǒng)需明確提供外部訪問的API，可以編程調(diào)用，同時要求API涉及用戶鑒權(quán)，URL地址應(yīng)明確暴露，以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和互操作性。11.支持代碼托管服務(wù)，支持多種代碼托管協(xié)議和接口，如Git、SVN等九、定制開發(fā)1、編制需求調(diào)研計劃，進(jìn)行需求調(diào)研，從業(yè)務(wù)流程、單據(jù)使用、報表查詢等等方面展開深入和全面的調(diào)研，并搜集用戶的個性化需求。形成《需求調(diào)研報告》并經(jīng)過用戶審核確認(rèn)；2、支持進(jìn)行流程分析和流程討論，流程編制和藍(lán)圖設(shè)計。編制《軟件功能確認(rèn)表》并經(jīng)過用戶審核確認(rèn)；3、總覽可視化界面定制開發(fā)；4、實驗室可視化界面定制開發(fā)；5、結(jié)合設(shè)施實際產(chǎn)線，模型信息構(gòu)建；6、結(jié)合設(shè)施實際業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建業(yè)務(wù)可視化流程信息；7、構(gòu)建實驗算法信息。3安裝調(diào)試培訓(xùn)服務(wù)1.交付時需要完成交付完整源代碼、產(chǎn)品文檔、開發(fā)文檔（含數(shù)據(jù)庫設(shè)計文檔）、測試文檔、部署文檔。2.免費進(jìn)行場地安裝服務(wù)。3.至少一次現(xiàn)場免費培訓(xùn)。4.滿足24小時熱線服務(wù)。5.中標(biāo)后提供系統(tǒng)使用說明書及培訓(xùn)文檔。4信息安全要求1.