基于數(shù)字孿生體的MOM實施與落地思路

基于數(shù)字孿生體的MOM實施與落地思路

目

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天加入星球獲取更多更全的數(shù)智化解決方案數(shù)字化轉(zhuǎn)型是我國經(jīng)濟社會未來發(fā)展的必由之路。

習近平總書記指出，世界經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨。

當前，世界正處于百年未有之大變局，數(shù)字經(jīng)濟已成為全球經(jīng)濟發(fā)展的熱點，美、英、

歐盟等紛紛提出數(shù)字經(jīng)濟戰(zhàn)略。

數(shù)字

孿生等新技術(shù)與國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)融合不斷深化，有力推動著各產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、

網(wǎng)絡(luò)化、

智能化發(fā)展進程，成為我國經(jīng)濟

社會發(fā)展變革的強大動力。

未來，所有的企業(yè)都將成為數(shù)字化的公司，這不只是要求企業(yè)開發(fā)出具備數(shù)字化特征的產(chǎn)

品，而指的是通過數(shù)字化手段改變整個產(chǎn)品的設(shè)計、

開發(fā)、

制造和服務(wù)過程，并通過數(shù)字化的手段連接企業(yè)的內(nèi)部和日本：第二期戰(zhàn)略性創(chuàng)新推進計劃SIP英國：人工智能領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略具體行動

引言德國：高技術(shù)戰(zhàn)略2025美國先進制造領(lǐng)導戰(zhàn)略外部環(huán)境。水平線歐洲Business

Planning&

Logistics商業(yè)計劃與物流產(chǎn)品計劃、運營管理等ManufacturingOperations

Management

制造運營管理MOM生產(chǎn)調(diào)度、詳細生產(chǎn)排程、生產(chǎn)跟蹤等工作流程/配方控制來生產(chǎn)所需最

終產(chǎn)品，維護記錄并優(yōu)化生產(chǎn)過

程。時間尺度：天、班、時、分、秒監(jiān)控、監(jiān)督控制及自動化控制生

產(chǎn)過程時間尺度：時、分、秒、亞秒感知生產(chǎn)過程，操縱生產(chǎn)過程時間尺度：秒或更小Level4Level

3Level

2

Level

1Level

0創(chuàng)建基本的工廠日程表-生產(chǎn)、原材料使用、傳送與運輸。決定庫

存水平。時間尺度：月、周、天離散生產(chǎn)控制批量生產(chǎn)控制連續(xù)生產(chǎn)控制基于數(shù)字孿生

的MOM,連接商業(yè)系統(tǒng)與控

制系統(tǒng)

數(shù)字化企業(yè)模型實際生產(chǎn)過程t目

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天

標準化組織定義：數(shù)字孿生是具有數(shù)據(jù)連接的特定物理實體或過程的數(shù)字化表達，可保證物理狀態(tài)和虛擬

狀態(tài)之間同速率收斂。

學術(shù)界定義：數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬實體，借助歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及算法

模型等，模擬、驗證、預測、控制物理實體全生命周期過程的技術(shù)手段。

企業(yè)的定義：數(shù)字孿生是資產(chǎn)和流程的軟件表示，用于理解、預測和優(yōu)化績效以實現(xiàn)改善的業(yè)務(wù)成果。總結(jié)

：數(shù)字孿生體(DigitalTwin)是實體虛擬的實時數(shù)字化的映射對象。包含

了從設(shè)計、仿真，到工藝、制造、操作、升級和維護，走向產(chǎn)品的全

生命周期。

什么是數(shù)字孿生“孿生”的概念起源于美國國家航空航天局的“阿波羅計劃”

數(shù)字孿生世界

智能制造領(lǐng)域數(shù)字孿生體系框架4

G/

5

G/

GPRS/

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NB

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I

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4

85/M

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RF訂單管理研發(fā)設(shè)計生產(chǎn)制造采購管理財務(wù)管理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)傳輸摘自：數(shù)字孿生應用白皮書2020工藝仿真數(shù)據(jù)集成PLC工廠仿真工業(yè)機器人儀器儀表數(shù)據(jù)治理數(shù)據(jù)模型CAMPLMCADCNC/DNCCAEMOMA

I大數(shù)據(jù)BOMERP可視化EAMCLOUDsSCADA能源上料車輛故障環(huán)境機床………………工藝公共設(shè)施閥門數(shù)據(jù)互動層仿真分析層基礎(chǔ)支撐層模型構(gòu)建層數(shù)據(jù)采集工藝流程現(xiàn)場設(shè)施應用層功能層設(shè)備采購執(zhí)行管理質(zhì)量管理產(chǎn)品庫存控制倉庫管理系統(tǒng)勞動力管理高級排產(chǎn)管理供應商關(guān)系管理詳細工序作業(yè)計劃文檔管理生產(chǎn)調(diào)度ERP銷售管理CRM財務(wù)管理HR管理生產(chǎn)管理采購管理……基于數(shù)字孿生的支撐PLMCAXcPDM協(xié)同產(chǎn)品定義管理

實體世界與MOM的連接內(nèi)容MOM：通過協(xié)調(diào)管理企業(yè)的人員、設(shè)備、物料和能源等資源，把原材料或零件轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的活動。SRM供應商關(guān)系管理ManufacturingOperation

Management(MOM)TMS運輸管理系統(tǒng)SCP供應鏈計劃……PLCAGVRFIDDCSCNC制造資源分配

與狀態(tài)監(jiān)控產(chǎn)品跟蹤與記錄工藝過程管理智能實體設(shè)備維護管理數(shù)據(jù)采集性能分析能源管理SCMSCADA數(shù)字孿生與CPS都是利用數(shù)字化手段構(gòu)建系統(tǒng)為現(xiàn)實服務(wù)。CPS是通過集成先進的感知、計算、通信和控制等信息技術(shù)和自動控制技術(shù)，構(gòu)建了物理空間與虛擬空間中人、機、物、環(huán)境和信息等要素相互映射、適時交互、高效協(xié)同的復雜系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)資源配置和運行的按需響應、快速迭代和動態(tài)優(yōu)化。

數(shù)字孿生的一個重點--CPS出自工業(yè)4.0的資產(chǎn)管理殼，是德國自工業(yè)4.0開始，發(fā)展起來的一套描述語言和建模工具，從而使得設(shè)備、部件等企業(yè)的每一項資產(chǎn)之間可以完成互聯(lián)互通與互操作。借助其建模語言、工具和通訊協(xié)議，企業(yè)在組成生產(chǎn)線的時候，可具備通用的接

口，即實現(xiàn)“即插即用”性，大幅度降低工程組態(tài)

的時間，更好地實現(xiàn)系統(tǒng)之間的互操作性。

CPS組件—“資產(chǎn)管理殼”資產(chǎn)

管理

殼內(nèi)容}目

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天指揮層計劃排程計劃下發(fā)制造協(xié)同生產(chǎn)調(diào)度精益拉料調(diào)達監(jiān)控供應協(xié)同精益投料工藝下發(fā)變更管控質(zhì)量TOP質(zhì)量推進TPM日程維護預測可視化決策支持客服

調(diào)度執(zhí)行層作業(yè)指示人工采集防呆防錯制程控制收貨入庫領(lǐng)/退料備/投料庫管作業(yè)現(xiàn)場看圖指導書質(zhì)檢質(zhì)控過點控制設(shè)備采集TPM稽查維護執(zhí)行能源采控環(huán)境采控控制層開卷線控套料系統(tǒng)沖壓線控鈑金線控焊裝線控機器人焊噴漆系統(tǒng)烤漆系統(tǒng)裝配線控成組控AVI檢測按燈系統(tǒng)ESD自動立庫AGV系統(tǒng)DPSW/PBS裝備層企業(yè)運營管理制造運

營MOMCPS管理殼銷售營銷金融客戶客服產(chǎn)品庫設(shè)計仿真圖紙工藝變更BOM戰(zhàn)略預算HRFI/CO采購供應商物料庫追溯

業(yè)務(wù)管理的層級劃分事業(yè)計劃生產(chǎn)計劃智能實體管理

層管理決策質(zhì)量分析體系目標購置計劃

提升計劃工藝改進

設(shè)計改進程工

設(shè)計工藝

圖紙BOM計劃達成產(chǎn)品計劃

生產(chǎn)工單供應商評價

成本管控供商價格采購協(xié)議采購訂單管理

層指揮層拉料指示投料指示供應鏈協(xié)同

調(diào)達監(jiān)控排程下發(fā)監(jiān)控協(xié)同工藝下發(fā)變更管控TPM日程預測維護設(shè)備監(jiān)控大推進可視化分析大反饋指揮決策執(zhí)行層收貨入庫備料出庫投料作業(yè)作業(yè)實績制程實績作業(yè)實績電子圖指導書差錯反饋保全維護作業(yè)稽查作業(yè)實績質(zhì)檢質(zhì)控進展偏差實績采集指揮控制層立庫控制AGV控制DPS控制作業(yè)型號下發(fā)

產(chǎn)自動采集點控制

參數(shù)下發(fā)C下發(fā)加工檢系統(tǒng)接口故障監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)流質(zhì)檢執(zhí)行裝備層立庫AGV智能料架叉車平車實績品參數(shù)實績數(shù)設(shè)置測參數(shù)設(shè)備接口碼值采集采集

通過數(shù)字孿生實現(xiàn)的縱向集成供應鏈制造過

參裝備決策質(zhì)量N外協(xié)商外購商生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)銷商客戶制造訂單/配置供應鏈預告

能力工程裝備提質(zhì)量決策

通過數(shù)字孿生實現(xiàn)的橫向集成檢測數(shù)據(jù)/S/拉料/直送動態(tài)/抱怨//VMI/進展BOM/追溯/重點監(jiān)測物流預告/進展/異常交期/進展三包/換件劃

供應鏈協(xié)同供應鏈協(xié)同客戶定制物流跟蹤技術(shù)資料外協(xié)工單質(zhì)量推進質(zhì)量推進外協(xié)進展協(xié)同設(shè)計質(zhì)量反饋質(zhì)量反饋期望計升目

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天?王XX（來訪客戶）?未來擬與公司進行合作，采購我司產(chǎn)品?關(guān)注工廠生產(chǎn)能力，希望看到柔性生產(chǎn)、實時監(jiān)控、質(zhì)量保證、

數(shù)據(jù)透明的數(shù)字化工廠產(chǎn)線?劉XX（廠長）?統(tǒng)籌工廠的日常運營與管理工作?追求工廠的安全運行與按期、按質(zhì)、按量完成生產(chǎn)任務(wù)，包括經(jīng)營指標的可視化、生產(chǎn)事項的高效協(xié)同與執(zhí)行等?林XX（生產(chǎn)工人）?負責公司某條產(chǎn)線的生產(chǎn)工作?追求生產(chǎn)線的按時投產(chǎn)與完工，包括生產(chǎn)前序工作、生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行、異常問題處理、完工入庫與交接等人物場景：客戶的工廠參觀體驗數(shù)字化支撐：智能預約、智能可穿戴設(shè)備、數(shù)字化工廠產(chǎn)線、工廠運營控制中心人物場景：廠長的工廠運營與客戶洽談體驗數(shù)字化支撐：智慧辦公、工廠運營控制中心、數(shù)字化工廠產(chǎn)線人物場景：工人的產(chǎn)線生產(chǎn)體驗數(shù)字化支撐：統(tǒng)一身份認證、數(shù)字化工廠產(chǎn)線、智能可穿戴設(shè)備、遠程控制、AGV

數(shù)字孿生制造運營的3個代表場景人物檔案

人物場景及數(shù)字化支撐

生產(chǎn)操作工人在數(shù)字化產(chǎn)線上的一天

9:30AM本工單生產(chǎn)完成，在VR的

幫助下檢查產(chǎn)品質(zhì)量

，然后通過AGV運送至下道工序。并進行下個工單生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換工藝路線8:30AM出現(xiàn)無法自行解決的

問題時進行問題上報，

在可穿戴設(shè)備/移動終

端的幫助下遠程指導

問題完成工單與物流管理?

工單查詢?

物料需求?

線邊物料管理自動引導車?

完工產(chǎn)品自動運輸至

下道工序工位?

物料呼叫可視化報告?

工單完成率報告?良品率報告?

設(shè)備運行報告遠程問題解決可穿戴設(shè)備（VR/帶

有攝像頭的帽子）自助問題診斷與解決

遠程指導8:15AM根據(jù)可穿戴設(shè)備的SOP開始生產(chǎn)以及監(jiān)

控設(shè)備正常運行及物

料損耗情況8:00AM使用移動端二維碼/人臉

識別/指紋識別進入生產(chǎn)

區(qū)域與登陸系統(tǒng)統(tǒng)一身份認證?

人臉識別?

移動端二維碼?

身份認證8:05AM推送排產(chǎn)計劃，打開

工單，檢查設(shè)備狀況，清點物料數(shù)量?

生產(chǎn)SOP查看?

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集?

產(chǎn)品復檢5:15

PM當日工單交接，

質(zhì)量確認9生產(chǎn)完工用

戶歷程5:00

PM復核當日工作情

況，進行生產(chǎn)總

結(jié)異常解決生產(chǎn)執(zhí)行投產(chǎn)準備進入廠區(qū)工位數(shù)字孿生支持生產(chǎn)交班當日工作匯總生產(chǎn)指導與監(jiān)控生產(chǎn)工人林XX

數(shù)字化工廠廠長智能辦公、

運營與決策的一天

8:45AM系統(tǒng)自動推送晨會相關(guān)材

料（工廠運營報表、待討論事宜等）

，進入會議（現(xiàn)場/遠程）

，與工廠運

營管理層召開會議，安排

當日工作2:30

PM接待意向客戶，帶領(lǐng)客戶

參觀數(shù)字化工廠，向客戶展示DDM大屏、工廠運

營控制中心，展示強大的工廠監(jiān)控、可視化與大數(shù)

據(jù)分析能力?

門禁統(tǒng)一身份認證?

工作事項提醒?

移動辦公?

工廠運營報表統(tǒng)計?

流程自動化?

在線會議10:00AM巡檢運營控制中心，控制中心

預警當前生產(chǎn)進度會影響訂單

交付，經(jīng)追溯發(fā)現(xiàn)為原材料問題，下達指令至供應鏈部解決可視化報告?

整體生產(chǎn)進度報告?

設(shè)備運行情況報告?

銷售需求滿足度報告?

供應鏈采購報告運營控制中心?

生產(chǎn)進度監(jiān)控與可視化?

生產(chǎn)預測與預警提醒?

全流程追溯?

指令下達與執(zhí)行數(shù)字化工廠?

DDM大屏?

運營控制中心?

柔性生產(chǎn)?

智能可穿戴設(shè)備8:30AM進入辦公室，系統(tǒng)/移

動App提醒本日工作

安排（會議、審批等）3:30

PM介紹數(shù)字化工廠產(chǎn)線，帶領(lǐng)客戶體驗智能穿戴設(shè)備、柔性生產(chǎn)線05:10

PM系統(tǒng)推送工廠關(guān)鍵

生產(chǎn)事項、進度信息，進行審閱用

戶歷程數(shù)字孿生支持客戶接待與洽談應急事項處理晨會安排工作準備

工作總結(jié)工廠廠長劉XX智能辦公提前一段時間在線（微信或官網(wǎng)）

申請和預約工廠參觀

選擇參觀時間，填寫

和上傳所需資料。

申

請審核成功后收到前

往路線和停車信息。智能預約?自助在線預約

（

網(wǎng)站或微信）?

客戶經(jīng)理預約8:30AM根據(jù)預留車牌信息

,

直接開車進入廠區(qū)

然后到前臺簽到。前臺安排講解員帶

領(lǐng)訪客隊伍參觀廠

區(qū)智能接待?

停車位預留及

車牌識別?

講解員排班及

分派9:30AM講解員帶領(lǐng)訪客參觀數(shù)字化工廠監(jiān)控室，向客戶展示DDM大屏、

工廠運營控制中心

，并向客戶介紹透明工廠及開放API等大客戶服務(wù)數(shù)字化工廠運營DDM大屏運營控制中心OpenAPI10:30AM講解員帶領(lǐng)訪客進

入生產(chǎn)線，介紹現(xiàn)

場智能穿戴設(shè)備、

柔性生產(chǎn)線等先進

技術(shù)數(shù)字化生產(chǎn)線柔性生產(chǎn)線智能可穿戴設(shè)備11:30AM商務(wù)人員與來訪客

戶進行商務(wù)洽談

，

溝通進一步合作意向3:00

PM參觀結(jié)束后，推送致謝郵

件及短信

，附有相關(guān)產(chǎn)品

手冊。同時收集反饋意見，跟進后續(xù)合作意向客戶關(guān)系管理?

客戶信息管理?

線索與商機管理營銷自動化?

自動發(fā)送跟進郵件/

短信?

銷售線索/銷售機會

生成

數(shù)字化工廠來訪客戶參觀的一天合作洽談后續(xù)跟進8:45AM講解員介紹為訪客

,

介紹產(chǎn)品信息，使

用AV/VR為客戶

演示產(chǎn)品功能及使

用場景預約參觀

參觀簽到VR/AR?

使用VR/AR

進行產(chǎn)品功

能演示用

戶歷程生產(chǎn)線參觀工廠運營參觀產(chǎn)品介紹數(shù)字孿生支持來訪客戶王XX?????高效管理人工實時呈現(xiàn)產(chǎn)線工人產(chǎn)量、

計劃完

成情況等數(shù)據(jù)，幫助您進行產(chǎn)線

工人績效分析（包括生產(chǎn)效率、

廢品率等各項排名）。

為工人提

供每日完工情況，提高工人積極

性。大數(shù)據(jù)分析實時讓您掌握企業(yè)各關(guān)鍵KPI指

標，如PPM、

人均產(chǎn)出、

人均成

本、人均能耗、

不良品率、

設(shè)備

使用率、

故障率和訂單制造周期

等。吸引高質(zhì)客戶重要客戶可以實時查看相關(guān)訂單

在產(chǎn)線上各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)進展，

質(zhì)量檢驗等詳細數(shù)據(jù)。

幫助您從

容應對客戶質(zhì)詢，大大提高按期

交貨率。實時掌控生產(chǎn)幫助企業(yè)實時掌握各訂單進度，

隨時詳悉生產(chǎn)進度及不良品率、

返工情況；可對生產(chǎn)工序和責任

人進行及時追溯。

生產(chǎn)過程智能化的價值經(jīng)過十五年的實踐錘煉和精益求精，元工國際的產(chǎn)品成熟、穩(wěn)定、先進，得到東風汽車、

中集集團、宇通客車、徐工集團、合力叉車、杭州叉車、杭汽輪機、上海劍橋和安捷利等客戶的一致肯定。元工國際是中國智能制造百人會、

中國科技自動化聯(lián)盟和中國機電一體化協(xié)會MES分會的副理事長單位。元工國際參與了上海劍橋、合力叉車、西電、宇通客車、玉柴、

中集宏圖和安捷利等客戶的智能制造專項的實施工作，積極參與工信部智能制造和CPS等多項標準的制定工作。北京元工國際科技股份有限公司(元工國際)，為國家雙軟企業(yè)、高新技術(shù)企業(yè)。元工國際自主軟件，源于清華，獻身智造。為汽車、機械、軌道裝備、電力裝備、電子、半導體和化工行業(yè)提供智能制造解決方案。元工CP

S

MES元工SC

M

ES元工QM

S設(shè)備聯(lián)網(wǎng)采集控制監(jiān)控優(yōu)化精益物流降本增效優(yōu)化協(xié)同全程質(zhì)控全面追溯反饋提升元工APS

MES元工ME

IS約束建模優(yōu)化排產(chǎn)優(yōu)化排程精益制造科學指揮智能管控

元工國際-智能制造專家

1個中心

智能制造

3大平臺配置開發(fā)平臺SAW

現(xiàn)場管控平臺VPS

信息總線平臺MQX

5大系統(tǒng)高級排產(chǎn)排程APS

制造執(zhí)行系統(tǒng)MES

賽博物理系統(tǒng)CPS

智慧供應鏈SCM質(zhì)量管理系統(tǒng)QMS

7大行業(yè)機械

Machinery汽車Automobile軌道裝備

Rail

Equipment電力裝備

Power

Equipment

電子

Electronics半導體Semiconductor化工Chemical

元工國際智能化戰(zhàn)略配置開發(fā)SAWSmartAdaptableWorkbench

建模適配MCT，數(shù)據(jù)建模(ER圖、數(shù)據(jù)字典、配置表和配置參數(shù))、流程建模(工作流配置)和后臺適配(數(shù)據(jù)庫日志配置和服務(wù)配置等)等。

前臺配置開發(fā)OBA，智能化界面總線驅(qū)動，0界面控制代碼，強大的客戶適配能力。

同一配置多平臺