数字孪生:如何用数字空间重建智能仓库世界?

关于数字孪生的概念,国内外都有相应的研究和定义,但关于其本质的理解基本相同,即“以物理实体真实场景数据为依托,以真实和仿真模型运行数据实时交互优化为机制,自运行的虚拟空间映射模型”。

作为当前最前沿的数字技术之一,数字孪生技术不仅能够助力仓库的可视化管理,还推供应链运营管理的创新升级。

什么是数字孪生技术?

关于数字孪生的概念,国内外都有相应的研究和定义,但关于其本质的理解基本相同,即“以物理实体真实场景数据为依托,以真实和仿真模型运行数据实时交互优化为机制,自运行的虚拟空间映射模型”。

简单来说,就是“物理资产的虚拟表示”,这个物理资产,可以是具体实物,小到一个设备元件,大到一个城市;也可以是过程,比如设备生产制造的流程或者业务流转的过程;还可以是系统,比如管理平台或工业控制系统。

这也是为什么数字孪生技术会在各行各业中应用如此广泛的主要原因之一。

数字孪生技术的价值在哪里?

尽管描述对象、应用领域很广,但数字孪生技术为其所描述的“物理资产”增加的价值大多相同,主要体现在以下几个方面

描述性价值

简单来说就是“可视化”,这是数字孪生技术价值最基础的体现。通过感知采集到的数据,对“物理资产”进行动态监测和即时描述,相比于其它可视化手段,数字孪生更容易获取信息,并且更容易从远处进行解释。

分析的价值

结合模拟技术的数字孪生可以提供无法简单直接在物理对象上采集测量的数据,比如对象内部生成的信息或对象综合质效评价信息,这可以用作现有产品的故障排除工具,有助于后期性能的优化改进。

诊断的价值

通过提前明确相应规则或对历史数据进行机器学习(发现相关关系),数字孪生技术可以使用测量或推导的数据来提示出现特定状态或行为最可能的原因,进而实现对模拟对象的科学诊断。

预测的价值

数字孪生模型可以揭示各类要素之间的复杂关系,甚至预测“物理资产”可能的未来状态,为辅助“物理资产”管理者决策提供有力数据支撑。

数字孪生技术在供应链管理中如何应用?

下面,我们就选取智库智能部分电力供应链案例中几个典型应用场景,由点到链,看看数字孪生技术是如何发挥其不俗实力的。

数字孪生技术&仓储物流管理

仓储规划设计

利用数字孪生技术,可以建立基于仓库空间数据和设施数据构建仓库立体虚拟模型,并模拟物资、人员和物料搬运设备的移动,根据仓库存储实体大小、数量以及存储特性等数据,为构建最优仓储规划布局提供数据支撑,提高空间利用率和作业效率。

仓库立体虚拟模型

同时,为仓库配备RFID、传感器技术等物联网技术,使得仓库运行时,能够实时监控仓库货品流转运营数据,通过实时上传数据到虚拟模型,实现模型仿真迭代,模拟仓库运行状态,以便管理人员收集持续优化仓库存货量、补货策略、出入库流程等方面的数据。

智能作业

借助数字孪生技术搭建仓库(包括设施设备、物资)立体三维模型,从库区环境、库内布局到建筑结构以及独立设备均可进行立体仿真展现,并可进行任意角度的调整及场景切换。在此基础上,通过为仓库作业人员配备用于视觉选择的增强和虚拟现实眼镜,可以大幅提高盘点、拣选等作业的效率和准确性。

可视化安防

通过物联网技术和数字孪生技术,集成视频监控系统、电子巡更系统、门禁系统、消防系统(烟雾传感器、温湿度传感器)等仓库安全防范管理系统数据,建立仓库虚拟安防地图,帮助管理者清晰直观地掌握仓库安防状态,当发生安防报警时,安防监控平台可直接在“3D地图”上定位风险,并可视化显示预警信息,提升仓库安防响应效率。

可视化安防

可视化物流

对于运输敏感、高价值的大型电力设备,智库智能建议通过安装监测温度、包装方向、冲击和振动的传感器,在运输途中实时收集设备状态信息,利用数字孪生技术,建立该设备的虚拟模型,支持从外部传感器收集的数据推断内部设备状态,预警因碰撞或高温等因素造成的设备损坏风险。

数字孪生技术&供应链管理

供应链管理中遇到的最大的一个问题就是面对链路复杂、多节点、需求不确定的场景下,如何提升信息传输的速度和精确度,降低整个链条中的“牛鞭效应”。而通过构建基于现实物理环境供应链的数字孪生模型,可以帮助物资管理人员理顺供应链中各节点关联实体之间的数据联系,实现供应链运行全程可视,信息链条通畅无阻、物力资源统筹管控。

供应链数字孪生模型

此外,在经营管理发生变化需要快速做出决策时,数字孪生的应用可以帮助管理人员进行业务创新和试错,快速找出最优的供应链管理策略和更合理的供应链运作流程,实现“数据指导业务”。

数字孪生作为践行智能制造、工业互联网等先进理念的一种使能技术,各行各业都在不断尝试将数字孪生技术应用到企业管理中。

但由于建设维护成本高、数据数量和质量不达标、AIoT技术应用不深入、网络和数据安全难保障、管理理念和工作方式落后等困难,暂时并不能达到所有预期。只有解决了这些问题,才能让数字孪生技术更好地在未来供应链发展中发挥重要作用。

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