系统总体架构
通过数据中转系统获得生产过程中的各种数据（产品质量数据、工件工艺参数、车间生产进度信息）、车间设备的数据（加工状态、故障参数）、生产相关业务信息数据（排产计划、工艺参数、物料运转数据）借助数据中台实现生产线物理运行状态与生产线虚拟孪生模型的实时数据传输，把真实的现场运行状态数据传输到虚拟系统。在车间生产运行的实时和历史数据积累的基础上，对设备的实时运行情况进行仿真分析处理、故障预警等，帮助优化提升产线，系统总体架构如图 1 所示。 
图 1 系统总体架构
生产线设备虚实映射
在仿真建模和数据接入的基础上，实现实体产线与虚拟产线的真实映射与实时交互，完成实体产线、虚拟产线的全过程、全要素、所有数据的采集和融合。在已经建立的数据模型的驱动下，完成车间生产线上各个生产要素的管理、生产计划制定、产品生产过程中的控制等在实体产线、虚拟产线的镜像化运行，能实现在指定目标和有约束的条件下完成车间生产全过程的智能化管控。
用户通过交互设备与虚拟环境中的对象进行自然的、实时的交互。实现对虚拟仿真技术在数字化工厂中的应用，包括产线、机台的三维仿真展示和导航，可以根据三维模型进行组态和配置后实现三维展示效果，包括旋转、缩放、自动路径漫游和手动漫游等；实现设备运行仿真功能，在设备的仿真动态展示中能够读取预设文件，实现设备的动态仿真。通过数据感知、边缘计算设备进行数据归集与传输，通过数据驱动模型实现虚拟仿真，通过实体工厂与虚拟工厂的相互映射、实时交互、高效协同，实现车间级别的生产要素管理，车间级的虚实映射如图 2 所示。
图 2 虚实映射示意图
生产监控、预警及数据可视化
以工业互联网为支撑，以数字孪生为核心，充分利用企业现有信息化、自动化基础设施，打造数字工厂／ 车间，助力企业数字化升级。基于虚拟现实、计算机仿真、产线虚实融合优化技术，对生产线（人、机、物、法、环） 全要素进行抽象行为规则建模，搭建生产线虚拟仿真系统，通过实时对接产线、管控系统中的信息数据，完成实际的生产系统对虚拟的孪生管控系统的实时驱动映射。并通过设定好的模型系统对产线进行实时的数据采集分析并能及时发出预警，完成车间产线的可视化、透明化管理，为管理人员的决策提供参考。
结语
通过数据交互、物料运输、三维展示、数据提取等技术在车间中部署，某智能化车间的建设效果：
产线的可视化率不低于 98％；
产线故障率降低 50％以上；
故障预警不低于 95％
物料的运转效率提升 60％
机床的停机率降低 20％
