3D可視化虛擬孿生技術(shù)助力河鋼新產(chǎn)線
今日，北京科技大學(xué)工程技術(shù)研究院（北科工研）與河鋼股份有限公司簽訂《冷軋3D可視化系統(tǒng)》合同，標(biāo)志著3D可視化虛擬孿生系統(tǒng)正式落地河鋼集團(tuán)承鋼分公司。
隨著自動化水平的提升，以及企業(yè)對人均鋼產(chǎn)量的追求，傳統(tǒng)的被動式生產(chǎn)監(jiān)控方式已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)者、管理者對生產(chǎn)的感知效率，亟需一種集中化、智能化的生產(chǎn)管控方式。針對企業(yè)在該方面的需求，北科工研提出3D虛擬孿生系統(tǒng)解決方案，集成生產(chǎn)報表、質(zhì)量管控、設(shè)備維檢、視頻監(jiān)控、安全防護(hù)等系統(tǒng)，自動監(jiān)控各系統(tǒng)運行信息，并對潛在的或已發(fā)生的生產(chǎn)狀況進(jìn)行實時預(yù)警。在該項目中，以河鋼承鋼新建的釩鈦高強(qiáng)冷軋板項目為對象，使用3D仿真技術(shù)建立連續(xù)式酸洗機(jī)組和熱基鍍鋅機(jī)組虛擬生產(chǎn)線，并通過實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)驅(qū)動3D虛擬生產(chǎn)線與實際生產(chǎn)線同步，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全方位實時、智能監(jiān)控，建立物料跟蹤、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)決策的集中管控中心，大大提高生產(chǎn)管控效率。
此次為河鋼股份提供的冷軋3D可視化系統(tǒng)包含以下功能：
(1) 數(shù)據(jù)采集與融合
從ERP、MES、過程自動化控制（L2）、基礎(chǔ)自動化控制（L1）、儀表等系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)分析算法，對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行集成與融合，獲得反映生產(chǎn)計劃、物料跟蹤、設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，供可視化系統(tǒng)使用。
(2) 3D虛擬孿生模型
對承鋼正在建設(shè)的連續(xù)式酸洗機(jī)組和熱基鍍鋅機(jī)組進(jìn)行3D數(shù)字映射，以1:1比例尺寸建立3D虛擬孿生模型，包含車間布局、產(chǎn)線布置、設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝配關(guān)系等三維空間信息。
(3) 生產(chǎn)可視化
針對連續(xù)酸洗與熱基鍍鋅生產(chǎn)中的關(guān)鍵工藝，使用實時數(shù)據(jù)驅(qū)動3D虛擬產(chǎn)線與實際生產(chǎn)線同步，實現(xiàn)對關(guān)鍵生產(chǎn)工藝的監(jiān)控與分析，促進(jìn)工藝研究與產(chǎn)品質(zhì)量提升，包含工藝可視化、設(shè)備可視化、物料可視化三個方面。工藝可視化中，根據(jù)生產(chǎn)工藝原理，設(shè)計可視化工藝。以鋅層厚度控制過程為例，將鋅層厚度的影響因素（如鋅鍋、氣刀各項參數(shù)）與鋅層厚度結(jié)果進(jìn)行可視化，用于鋅層質(zhì)量的監(jiān)控與分析。在鋅層厚度控制工藝中，前期生產(chǎn)數(shù)據(jù)較少的情況下，基于模型驅(qū)動；隨著生產(chǎn)數(shù)據(jù)的不斷積累，以及智能數(shù)據(jù)感知模型的應(yīng)用，采用基于模型驅(qū)動與數(shù)據(jù)驅(qū)動的雙驅(qū)動模式，提高模型預(yù)測精度。
在上述三個功能外，3D虛擬孿生系統(tǒng)還可以作為生產(chǎn)信息的集中管控平臺，將產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備維檢、生產(chǎn)報表、人員實時定位、安全管理與預(yù)警等進(jìn)行集中化、智能化監(jiān)控，對各項信息進(jìn)行融合分析，為生產(chǎn)者、管理者提供決策支持，并跟進(jìn)執(zhí)行效果，形成良性循環(huán)管理體系。
