兰石集团全力打造“数字孪生车间”发展新质生产力

  兰石集团数字化焊接车间。（资料图）新甘肃甘肃日报通讯员李清同

  3月20日上午，兰石重装炼化公司下料车间，板材库上方的天车自动吊起钢板，转运到指定位置。生产线上，一台台激光切割机自动切割着钢板。

  “请到兰石数字化指挥中心来。”带记者参观的“90后”小伙、兰石爱特互联网科技公司创新共享中心研发工程师段晓磊说。

  来到兰石数字化指挥中心，约半个篮球场大的数字屏幕映入眼帘。段晓磊轻点鼠标，兰州集团本部、兰石重装炼化公司、生产车间、生产设备的数字模型及控制指挥系统依次展现在大屏上。点击到“智能天车综合操控平台”“下料数字化车间”选项，板材库和激光切割机的生产画面模型展现眼前。

  “我们通过数字建模技术，实现了集团本部、厂区、车间、设备的1∶1数字孪生，实现了从实体工厂到数字工厂的映射。”段晓磊说，以下料数字化车间为例，通过采集生产现场的数据，运用AI算法，进行自动排版套料，优化激光切割机切割钢板的路径，不仅提高了原材料利用率，还能进行故障预测，避免非计划停机。这一系列数据生成指令自动传达给生产线，指挥机器作业。板材库天车的自动化也是同样的原理。

  “通过数字孪生技术赋能，激光切割机切割钢板的利用率达到90%左右，比有资料记录的利用率70%提高了约20个百分点。智能天车也不需要人操作，提高了效率，降低了风险。”段晓磊说，“更重要的是，机器误差率也进一步下降，产品的质量持续提高。”

  数字孪生体是与实体世界对应的数字化表达方式。比如我们的手机、车辆等，可通过数字建模技术，实现1∶1孪生，让它拥有一个完全一样的“数字双胞胎”。这个“数字双胞胎”能够在数字空间中采集、分析、模拟与预测其物理实体未来的动作，并对其运行进行综合管理和智能优化。

  2023年3月，为推动企业数字化进程，实现多个管理系统集成应用，更好利用数据分析对生产车间、生产设备做远程维护、故障诊断等，兰石集团选定兰石重装炼化公司作为试点，启动了“数字孪生车间”项目。兰石爱特互联网科技公司迅速投入工作，积极开展需求调研、厂区建模、设备数据采集等多项任务。通过不懈努力，逐步构建了一个覆盖集团本部、兰石重装炼化公司、车间以及设备的数字孪生体系，相当于把兰石集团装进了计算机，以虚映实、虚实融合、同频共振，推进生产向“新”，发展提“质”。

  它的数字孪生体在“数字孪生车间”内，被大屏前的生产管理人员实时关注。轻点鼠标，它可以被任意旋转、拉伸，它在轨道上的位置、旋转角度、焊接的工件、用电量、开机时长、综合利用率都能及时监测。依据它的情况，及时优化它所“映射”的生产车间的孪生“实体”，并对车间下一步优化排产生成方案，提高运行质效。

  依靠它的数字孪生体，生产管理人员可利用“数字孪生车间”系统，对其电压、电流状态实时监控，并将其与预设的工艺参数进行精确比对，能够准确判断生产的全部过程合不合格，是否处于安全生产限制范围内，助力解决“物的不安全状态”问题。同时，该系统还具备自动记录异常数据的功能。一旦产品出现问题，可追溯到具体哪个生产环节偏离了工艺参数。对于有几率存在的问题，管理人员反馈到工艺编制人员，优化生产的基本工艺，对设备生产实现了全生命周期管理。

  针对兰石集团自主研发的一款快锻压机，兰石爱特互联网科技公司创新共享中心算法研发工程师邓烜堃和同事，还基于数字孪生技术，将其数字孪生体装入计算机，监测其运行中的各种压力数据，并进行压力仿线次受力仿真，对现有设备日常维护和后续产品优化设计都提供了宝贵数据。

  邓烜堃介绍，以快锻压机为例，在产品设计初期，有必要进行力学仿真，这一过程以往需要耗费3至4个小时，处理数百万个数据点才能得到结果。然而，现在通过结合AI算法，将数据点数量从数百万个优化至约五万个，降低了仿真难度、提高了仿真速度。

  针对安全生产，“数字孪生车间”特别设计了动态捕捉模块，借助AI算法，在生产车间的危险区域设定了电子围栏。一旦人员或设备进入这些被限定的区域，包括发现人不戴安全帽、工服穿戴不合规定等问题，系统会立即触发报警机制，助力解决人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素及管理缺陷问题，有效预防潜在的安全风险。

  经过一年的研发、建设与应用，兰石重装炼化公司“数字孪生车间”已构建9个模块。不仅覆盖了生产、用能、安全、销售、交付等关键环节，还实现了各环节的高效协同与智能化管理。目前，该“车间”仍在持续优化提升中，以不断适应和满足企业日渐增长的数字化需求。

  今年3月，兰石爱特互联网科技公司还组建了创新共享中心，推动数字孪生技术的创新与应用，为企业高水平质量的发展注入新动能。

  该中心主任冯靖宇说，过去，我们分析得出的数据主要服务于人，为人所解读。未来我们将借助大模型，让数据直接呈现给机器，使机器能够自主学习、分析这一些数据，并通过机器指挥机器的方式，实现“黑灯”工厂的愿景。这种转变将极大地提升生产效率和智能化水平，推动工业制造迈向工业“智”造新高度。

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