某公司基于國家戰略方向，結合企業自身發展需要，以最新前沿技術理論為指導，成功探索出數字化轉型升級之路，在行業中具有較強的示范作用。本文根據數字化車間升級的理論與實踐，具體闡述基于數字孿生運行模式的數字化車間的升級方案與具體實現。
01 數字孿生車間運行模式
世界各個制造大國提出的制造業國家戰略雖然側重點與背景不盡相同，但其共同目標之一是實現制造業現實世界與信息世界的全面互聯與智能融合。在此背景下，數字孿生及數字孿生車間的概念應運而生。
數字孿生的思想最早由美國密歇根大學 Grieves教授于 2003 年在產品全生命周期管理課程中提出，最初命名為“信息鏡像模型”（information mirroring model），而后逐漸演變為“數字孿生”（digital twin）的術語。在此之后，西門子從產品的角度，應用數字孿生這一理念實現了從產品設計到制造執行的產品全生命周期數字化；Aniruddha Gaikwad等研究人員利用數字孿生技術，融合熱模擬、溫度傳感、過程故障監測與分析等，提高 3D 打印水平。
02 數字化車間構建理論
自工業革命以來，科學技術的進步不斷推動生產制造方式及管理思想的不斷發展，加工制造業大致經歷了單機器生產、流水線規模化生產和信息化輔助生產等階段，目前處于信息化與工業化相互融合的發展階段。在新一代信息技術的推動之下，數字化車間的概念及建設理念被更加廣泛、更加深入地應用于現代制造業，加工制造水平得到大幅提升。
數字化車間是基于生產設備、檢測設備等生產相關的硬件設施，以節支降本、提質增效和快速響應市場為目的，通過數字化、網絡化、智能化等手段，在計算機虛擬環境中，對“人?機?物?環 境”等生產資源與生產過程進行設計、管理、仿真、優化以及可視化等工作，對產品設計、工藝流程、生產組織和過程控制等環節進行精細、精準、敏捷、高效地管理。它改變了傳統的規劃設計理念，將設計規劃從經驗和手工方式，轉化為計算機輔助數字仿真與優化的精確可靠的規劃設計，以達成節支降本、提質增效和協同高效的管理目的。
隨著我國裝備制造業的不斷發展，宏觀市場對于產品性能、運行效率、市場響應和節能減排等方面均提出了更高要求。同時，“中國制造 2025”等國家宏觀戰略對制造業轉型升級指明了方向。為此，公司結合國家戰略要求及自身發展要求，以數字孿生車間運行模式、數字化車間構建等技術理論與實踐經驗為指導，對智能裝備核心功能部件生產車間進行基于數字孿生運行模式的數字化升級。
智能裝備核心功能部件生產車間，總占地面積 18000 ㎡，主要生產智能伺服系統、核心功能部件、高端智能裝備等產品，是公司核心產品生產車間之一。數字化車間的升級成功將對公司進一步發展和行業影響力提升具有重要作用。
數字化車間總體設計方案
數字化車間整體升級方案為：以大數據信息交互平臺為核心，建立 8 大協同、高效運行的數字化管理模塊，實現 5 類核心工業裝備與信息化深度融合，施行 4 大產品線規模化、柔性化的智能制造新模式。整體架構如圖 1 所示。
