中國電科38所汽車雷達智能製造示範產線三維虛擬監控項目分享

在《中國製造2025》中，智能製造被定位為中國製造的主攻方向。智能製造是指將物聯網、大數據、雲計算等新一代信息技術與設計、生產、管理、服務等製造活動的各個環節融合，具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等功能的先進位造過程、系統與模式的總稱，具備以智能工廠為載體，以關鍵製造環節智能化為核心，以端到端數據流為基礎、以網通互聯為支撐的四大特徵。工信部部長苗圩曾表示：智能製造日益成為未來製造業發展的重大趨勢和核心內容，也是加快發展方式轉變，促進工業向中高端邁進、建設製造強國的重要舉措，也是新常態下打造新的國際競爭優勢的必然選擇。當前，互聯網新科技與各行各業融合加快創新步伐，成為製造業轉型升級的新動力。汽車、家電、消費品等行業紛紛積極投入到與互聯網新產業的磨合與探索中。

在汽車行業中，汽車雷達具有非常重要的現實和發展意義。從安全形度來說，車輛事故帶來的死傷和財產損失的統計數據，說明了汽車雷達的必要性，藉助其技術輔助手段可以預防部分事故，社會需要機動車雷達的發展。對於汽車所有者而言，汽車雷達作為一個安全裝置，方便而且不是很昂貴，而且還承擔一些需要注意力、判斷力和技術性的工作，從而降低駕駛的強度，減少駕駛員的負擔。這對消費者具有更現實的重要性。另一方面，從汽車製造商的角度來說，雷達是吸引消費者購買的另一大特色，它是潛在的收入來源和競爭優勢。那麼當汽車雷達遇上智能製造這個當紅 「炸子雞」，將擦出怎麼的科技火花呢。

中國電科38所根據目前智能製造的趨勢，以汽車雷達智能製造示範產線為依託，對產線設備進行廣泛的數據採集，並且以數字化映射（Digital Twin）/增強現實AR為技術基礎，實現產線的三維虛擬監控應用，展現產線真實數據驅動的三維模擬場景，然後通過上海湃睿的Pi-IoT平台將軟硬體互聯並快速定製一系列應用場景，以達成研究目的，從而促進具備實際價值的解決方案的形成。這就是中國電科38所的汽車雷達智能製造示範產線三維虛擬監控平台項目。

數字化映射（Digital Twin）/增強現實AR作為該項目重要的技術依託。是湃睿公司眾多技能中了不起的傑作。數字化映射（Digital Twin）是將三維模型通過物聯網平台採集的數據驅動，它將現實世界的物理動作直接體現在數字世界的三維界面上。說直白一點就是，它就像一面鏡子一樣，產品的信息將被同步動態得「映射」給製造商，包括產品的物理動作和各種數據。真正實現了讓產品「說話」。數字化映射能幫助製造商直觀、具體、遠程得了解到產品是如何被使用，從而了解對客戶來說什麼才是最有價值的。後來湃睿又搞了一個叫Augmented Reality的東西，翻作：增強現實。這個技術能夠幫助你看到之前看不到的信息和數據。增強現實威力巨大，能夠從根本上改變人們的工作方式。它在數字和現實世界之間搭建了橋樑，創造的價值惠及整個企業。再結合 IoT 數據，AR 應用程序成為真正的變革性體驗，促使著許多企業完全重新設想自己如何設計、生產、銷售、運營和維修產品。

有了好產品作為項目堅實的基礎，也應該少不了人為的運作搭建。目前，中國電科38所汽車雷達智能製造示範線虛擬監控項目在結合湃睿科技在物聯網領域優秀的技術能力及優質的服務支持下，已出色的完成了該項項目的階段彙報工作。

中國電科38所介紹

中國電子科技集團公司第三十八研究所（以下簡稱中國電科38所），1965年建於貴州，1988年底整體遷建合肥市，經過50多年的探索和追求，中國電科38所已發展為集研究、開發、製造、測試於一體的電子信息高科技、集團型研究所，擁有國際水平的設計研發平台，精良完備的電子製造平台，國內先進的電子測試、試驗平台，具備從事電子信息技術研發和系統工程建設的強大綜合實力。擁有國家級集成電路設計中心、俄羅斯新技術研發中心、中國電科浮空平台研發中心、安徽省汽車電子工程研究中心、安徽省公共安全信息技術重點實驗室、安徽省北斗衛星導航重點實驗室、合肥公共安全技術研究院、博士後科研工作站等研發平台。50多年來，共先後取得1500多項科研成果，其中國家級、省部級科技進步獎100多項，多項成果填補國內空白、居於國際領先地位。擁有安徽四創電子股份有限公司（中國雷達第一股，600990）、安徽博微長安電子有限公司、合肥博微電氣有限公司、安徽博微廣成信息科技有限公司、中電科技（合肥）博微信息發展有限責任公司等多家產業化公司。

項目實施情況 一、項目需求

中國電子科技集團公司第38研究所的汽車雷達智能製造示範產線三維虛擬監控平台，其需求目的是對產線進行三維模擬建模，然後通過設備真實採集的數據驅動三維模型來進行虛擬結合真實的監控平台。

二、 項目實施內容 （1）軟體平台

軟體採用上海湃睿的Pi-IoT平台,構建智能製造示範產線應用場景。技術由上海湃睿信息科技有限獨家提供支持。

（2）硬體平台

產線供應商（蕪湖）。

（3）三維模型及引擎

1、三維模型製作；

2、三維引擎採用Web 3D平台，由湃睿獨家提供支持。

（4）場景搭建

軟硬體結合，三維引擎與物聯網平台結合，採用物聯網平台獲取設備數據，轉發給三維引擎用以構建三維虛擬監控場景。通過雙方提供的數據通訊協議介面，進行數據整合，從而使得真實數據能夠驅動三維虛擬模型內容。

（5）產線設備數據採集基礎

1、設備廠商提供了基於德國BECKHOFF公司出品的的TwinCAT軟體作為自動化程序設計軟體，該軟體具備OPC UA伺服器組件，可以使得自動化程序採集到的設備數據可以通過符合OPC UA協議的方式供應其他系統使用。

2、Pi-IoT平台提供OPC UA擴展支持符合OPC UA協議的數據獲取。

（6）產線三維建模

由於產線本身各設備的三維模型文件尺寸太大，為了減少對計算設備能力依賴，對整個產線進行重新建模。

（7）物理網平台與Web 3D平台數據互聯

1、憑藉Pi-IoT平台本身對RESTFUL API技術的強大支持能力，將設備數據組織成Web 3D引擎更容易解析的格式實時供應到介面。

2、Web 3D平台通過輪詢方式，以極短時間間隔不斷請求Pi-IoT介面獲取數據，從而達到實時映射的作用。

三、項目實施過程，三維虛擬監控系統實施步驟

四、項目實施成果 （1）物聯網硬體網路搭建

1、設備數據採集；

2、工廠與實驗室硬體網路系統；

（2）物聯網軟體系統開發

1、產線三維虛擬監控平台；

2、Pi-IoT與Web 3D平台數據對接；

3、虛擬監控；

4、設備數據展示；

5、生產異常報警；

6、AR體驗；

（3）工廠與實驗室網路架構

結語

汽車雷達智能製造示範線虛擬監控平台是經過數字化車間三維虛擬監控系統基於數字化映射（DT）技術與物聯網平台整合，通過與數字化車間的設備數據以及DNC系統、MES系統、ERP系統等進行數據流的集成，實現B/S架構下的車間生產現場、中央控制平台以及客戶端三位一體的信息化服務平台。對車間製造資源進行三維可視化導航、顯示、分析與管理車間現場設備狀態信息、生產工藝參數信息、車間物流過程、產品質量信息以及設備故障的管理診斷信息等，形成面向整體車間的虛擬監控平台，實現透明化生產，故障問題重現與模擬。

中國電科38所與湃睿科技強強聯合打造在智能製造過程中，通過物聯網技術，連接各種工業設備，採集工業設備的各種各樣的數據，通過對數據的統計分析，可以洞見各種瓶頸問題，從而獲得優化的依據與方式方法。

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