1、項目背景
制造業(ye)是(shi)工業(ye)化和現代(dai)(dai)化的主導力量。新一代(dai)(dai)信息技術與(yu)制造業(ye)深 度(du)融合，正在推動制造業(ye)生產方式(shi)向著數字(zi)化、網(wang)絡化、智能化的方向加速邁進。
物聯網、大數據、人工智能、虛擬現實等新一代信息技術正在加速碰撞、融合，不斷催生新的技術、業務形態和業務模式。數字孿生作為工業互聯網的核心技術之一，作為現實世界實物或系統的數字化表達(da)，以(yi)其普適(shi)的理論(lun)體(ti)系廣泛應用于各(ge)個行業，尤其是在(zai)制造業所屬(shu)的工(gong)業領域(yu)的表現尤為突(tu)出(chu)。
當前工業(ye)(ye)生(sheng)(sheng)產已經(jing)發(fa)展(zhan)到高度(du)自動(dong)化(hua)與信(xin)(xin)息(xi)化(hua)階段，在(zai)生(sheng)(sheng)產過程(cheng)中產生(sheng)(sheng)大量的(de)(de)信(xin)(xin)息(xi)。但由于企業(ye)(ye)信(xin)(xin)息(xi)的(de)(de)多(duo)源異(yi)(yi)構、異(yi)(yi)地分散特征易形成信(xin)(xin)息(xi)孤島，在(zai)生(sheng)(sheng)產中沒有發(fa)揮出應有的(de)(de)價值。采用物(wu)聯網技術對車(che)間實(shi)時監控，一方面，數(shu)(shu)據采集(ji)與分析使得系統行(xing)為刻(ke)畫得更加精準和透明， 為調度(du)系統做出正確響應提供準確的(de)(de)數(shu)(shu)據來源；另一方面，在(zai)數(shu)(shu)據實(shi)時處(chu)理下車(che)間狀態(tai)瞬息(xi)萬變，這對企業(ye)(ye)調度(du)系統的(de)(de)運算(suan)時間性能(neng)提出了更高的(de)(de)需求。
2、項目建設內容
卡奧斯D3OS，涵蓋工業智能、數字(zi)孿生(sheng)、設備(bei)物聯、數據主線四大(da)核(he)心模塊（如圖1）。具備(bei)數據采集、治理及智能化(hua)(hua)應用的全流程(cheng)能力， 實現(xian)設備(bei)間(jian)、系(xi)統間(jian)的物聯、數聯、智聯，幫助企(qi)業可視(shi)(shi)（全場(chang)景三(san)維/ 實景可視(shi)(shi)化(hua)(hua)，全要素數據可視(shi)(shi)化(hua)(hua)）、可管（數據治理，設備(bei)管理與追(zhui) 蹤，生(sheng)產(chan)流程(cheng)管控(kong)）、可預測（生(sheng)產(chan)計劃排程(cheng)優化(hua)(hua)，設備(bei)預測性維護）。
圖1卡奧斯D3OS產品體系架構
（一）loT Plat設備物聯，提供基礎數據來
卡奧斯D3OS搭建了(le)實(shi)現資產和設(she)備管(guan)理(li)的(de)(de)物(wu)(wu)聯網(wang)平臺—IoT Plat，快速搭建企業級物(wu)(wu)聯系統(tong)。提供(gong)設(she)備接入(ru)、資產管(guan)理(li)、規則引擎、可視化等服務，通過MQTT、HTTP和CoAP等協議的(de)(de)加(jia)密(mi)傳輸，完成工(gong)業環境中全(quan)設(she)備的(de)(de)接入(ru)以及數(shu)據采集。幫助傳統(tong)工(gong)業設(she)備的(de)(de)入(ru)網(wang)上(shang)云，實(shi)現了(le)工(gong)業環境中海量數(shu)據的(de)(de)接入(ru)以及關鍵數(shu)據的(de)(de)實(shi)時傳輸，有效解決了(le)物(wu)(wu)理(li) 模型與數(shu)字模型的(de)(de)真實(shi)性(xing)與動態一致性(xing)問(wen)題。
（二）Data Thread數據主線組件，深度挖掘數據價值
跨系統數(shu)(shu)據(ju)(ju)匯聚、處(chu)理(li)(li)及(ji)數(shu)(shu)據(ju)(ju)價值(zhi)的(de)(de)挖(wa)掘，幫助企(qi)業快速、高(gao)效(xiao)(xiao)的(de)(de)匯聚物聯數(shu)(shu)據(ju)(ju)及(ji)信息(xi)系統數(shu)(shu)據(ju)(ju)。支持多(duo)源異(yi)構(gou)的(de)(de)結構(gou)化(hua)和非結構(gou)化(hua)數(shu)(shu)據(ju)(ju)，通過可拖拽的(de)(de)模(mo)塊化(hua)的(de)(de)組件搭(da)建數(shu)(shu)據(ju)(ju)ETL處(chu)理(li)(li)流程，同(tong)(tong)時內置(zhi)了低代碼的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)處(chu)理(li)(li)引擎(qing)靈活處(chu)理(li)(li)企(qi)業各類數(shu)(shu)據(ju)(ju)。實現對設(she)備、生產、工 藝、質量、能耗等多(duo)方數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)統一治理(li)(li)分析(xi)，大幅提(ti)高(gao)數(shu)(shu)據(ju)(ju)采集及(ji)清(qing)洗 的(de)(de)效(xiao)(xiao)率、準確(que)性(xing)和便捷性(xing)。同(tong)(tong)時降低大數(shu)(shu)據(ju)(ju)處(chu)理(li)(li)分析(xi)技術門(men)檻，用戶只(zhi)需簡(jian)單操作組件面板的(de)(de)配置(zhi)項，即可實現復(fu)雜(za)的(de)(de)調度任務處(chu)理(li)(li)，為(wei)企(qi)業決策提(ti)供分析(xi)依據(ju)(ju)。
（三）DT Studio數字孿生場景編輯器，快速搭建高逼真虛擬場景
DT studio整合數據建設虛擬場景，實現卡奧斯D3OS各(ge)類(lei)場景的(de)(de)(de)數字(zi)孿生(sheng)。設(she)備模(mo)型庫(ku)提供(gong)大量工業(ye)設(she)備在線模(mo)型，通過所見即(ji)所得的(de)(de)(de)場景編(bian)輯(ji)器十幾(ji)分鐘創建(jian)一個(ge)數據(ju)驅(qu)動的(de)(de)(de)孿生(sheng)工廠(chang)，可讓企業(ye)便捷的(de)(de)(de)監控(kong)與管理(li)全生(sheng)命周期(qi)的(de)(de)(de)設(she)備、產(chan)線、工廠(chang)。
（四）DI Engine 工業智能決策引擎，實現生產流程再造
為了解決柔性作業車間動態調度問題中存在的問題以及復雜供應鏈管理難題，DI Engine通過人工智能，提出了智能車間調度新模式。卡奧斯D3OS利用DI Engine能力，人工智能與數字孿生驅動的(de)(de)智能調度決策優化，以及(ji)對產(chan)線(xian)設備(bei)及(ji)生產(chan)流程(cheng)的(de)(de)仿(fang)真和生產(chan)計劃的(de)(de)模(mo)擬，實現對生產(chan)過程(cheng)與結果的(de)(de)預(yu)測(ce)(ce)，推(tui)動生產(chan)排程(cheng)和工藝的(de)(de)優化調整，預(yu)測(ce)(ce)可能發生的(de)(de)業(ye)務(wu)中(zhong)斷及(ji)其影響，解決供(gong)應鏈(lian)體系問題，改(gai)善運營態勢。
3、應用效果
（一）輕松管理百萬級設備，智能化處理海量數據
通(tong)(tong)過loT Plat集成物聯數據(ju)平臺，有效打通(tong)(tong)了設備生產方(fang)(fang)與終端使(shi)用方(fang)(fang)之間的(de)壁壘，實現設備遠程監(jian)控(kong)、在線(xian)運維(wei)、數據(ju)分析和(he)預測性維(wei)護(hu)等在內的(de)全生命周期管理。
（二）跨系統數據匯聚處理，全流程挖掘數據價值
Data Thread數(shu)(shu)據(ju)主線組件可實現跨系(xi)統數(shu)(shu)據(ju)匯(hui)聚、處理及數(shu)(shu)據(ju)價值的(de)挖掘，幫助(zhu)企業(ye)沉淀數(shu)(shu)據(ju)資產。助(zhu)力企業(ye)實現數(shu)(shu)據(ju)監(jian)測實時化、數(shu)(shu)據(ju)BI可視化、決策(ce)科(ke)學(xue)化。
（三） 生產流程智能再造，數據驅動企業決策
DI Engine工業智能決策引擎，幫助企業實現高(gao)(gao)效、準確(que)、快速、科學(xue)的高(gao)(gao)級生產(chan)計劃與排程。通過打通各系統的數據信息孤島，實現生產(chan)流(liu)程再造，助力降(jiang)本(ben)增效。
（四） 自由構建工業數字化場景
依(yi)托DT Studio，實(shi)現各類場景(jing)的(de)數字化(hua)、實(shi)景(jing)化(hua)、可視(shi)(shi)化(hua)以及虛擬制造仿真，高度還原場景(jing)細節，并(bing)支持視(shi)(shi)角切換、在線巡檢(jian)和數據面板實(shi)時加載等，助力企業快速搭建數字化(hua)場景(jing)。
4、主要創新點
（一）攻關以真實數據驅動的虛實融合場景構建技術
卡奧斯D3OS，基于海爾在(zai)工(gong)業流(liu)程(cheng)行(xing)業具(ju)備(bei)的(de)(de)生產過程(cheng)連續、控制自動化(hua)程(cheng)度高、數(shu)(shu)據(ju)經驗累積豐富、加工(gong)制造模式成熟等優勢，結合卡(ka)奧(ao)斯工(gong)業互聯網平臺(tai)沉(chen)淀的(de)(de)機(ji)理模型、知識圖譜(pu)、人工(gong)智能、物(wu)聯網等技(ji)術(shu)組件，在(zai)數(shu)(shu)字(zi)孿生領域及人工(gong)智能領域開展關鍵技(ji)術(shu)的(de)(de)攻關，突破性構建工(gong)業智能、數(shu)(shu)字(zi)孿生、設備(bei)物(wu)聯、數(shu)(shu)據(ju)主線四大創新模塊，實(shi)現：全(quan)場(chang)景三維/實(shi)景可視化(hua)、全(quan)要素數(shu)(shu)據(ju)可視化(hua)、數(shu)(shu)據(ju)治理、設備(bei)管理與(yu)追蹤、生產流(liu)程(cheng)管控、生產計劃(hua)排程(cheng)優化(hua)及設備(bei)預測性維護(hu)。
圖2 卡奧斯D3OS高精度數字孿生工廠
（二)DI Engine智能驅動虛擬生產
卡奧斯D3OS融合人(ren)工(gong)智能深度(du)強(qiang)化學習(xi)，數字孿(luan)生模型匯聚(ju)了(le)計劃中和(he)已發布的工(gong)作(zuo)訂單(dan)、銷售訂單(dan)、待批事項、需求(qiu)/供應的實(shi)時數據(ju)(ju)和(he)快照等，通(tong)過數據(ju)(ju)驅動的決策智能，推(tui)進(jin)數字孿(luan)生和(he)深度(du)強(qiang)化學習(xi)在制造生產中的落地(如圖3)。
1.智能供應鏈優化
當供(gong)應鏈環境變化進行(xing)最(zui)大化優化，供(gong)應鏈的變化最(zui)終會影響到原材料(liao)、零配件庫存。
2.APS生產計劃優化
當零配件(jian)，或其他條件(jian)(比如：可(ke)用設備)變化(hua)時，及時調(diao)整生產計(ji)劃，使損失降到最低。
3.設備調度優化
通(tong)過深度強(qiang)化(hua)學習物流(liu)(liu)和(he)供(gong)應鏈體系，將更(geng)多任(ren)務交給系統自(zi)動(dong)執(zhi)行(xing)，從(cong)客戶(hu)服務到倉庫，整個自(zi)動(dong)化(hua)智(zhi)能流(liu)(liu)程可以長時間無差錯運行(xing)，從(cong)而(er)減少錯誤(wu)和(he)事故數量(liang)，控(kong)制成本。
圖3 卡奧斯D3OS DI Engine智能驅動虛擬生產
DI Engine采(cai)用基于算法的(de)自動(dong)(dong)排(pai)程，能(neng)科學實時響(xiang)應各種現場不可預測的(de)擾動(dong)(dong)，計(ji)算由擾動(dong)(dong)引起的(de)連(lian)鎖反應，實時生成新的(de)生產(chan)計(ji)劃排(pai)程以(yi)適應現場動(dong)(dong)態(tai)變化(hua)，達到接單(dan)極(ji)大化(hua)、產(chan)能(neng)利用最大化(hua)，訂單(dan)延遲最小化(hua)。
5、推廣價值
平臺已對某工廠幾十(shi)臺工業設備(bei)逬行建模(mo)，生動形象的(de)實時(shi)(shi)展示設備(bei)的(de)運行情況的(de)監控和(he)記錄并(bing)逬行精益(yi)化管理，減(jian)少設備(bei)的(de)停機(ji)時(shi)(shi)長， 保障生產計劃按時(shi)(shi)完成。
通過搭(da)建物聯(lian)網(wang)平臺采集數據(ju)，利用大數據(ju)分(fen)析(xi)技(ji)術對數據(ju)進(jin)(jin)行集成分(fen)析(xi)，建立(li)故障預(yu)警(jing)、診斷、設(she)備生(sheng)命周(zhou)期等工業機(ji)理(li)模型，并進(jin)(jin)行預(yu)測(ce)性維護(hu)，逐步培育出生(sheng)產大數據(ju)決策能(neng)力(li)。與(yu)此同時，工廠(chang)設(she)備幾何模型、數據(ju)模型與(yu)仿真(zhen)機(ji)理(li)模型的高效融(rong)合，實現了產線中上千(qian)個點位的數字孿(luan)生(sheng)與(yu)互操作。
通過(guo)數字孿生技術(shu)搭建智能生產(chan)(chan)系統，實(shi)(shi)時監控設備運行(xing)狀態，通過(guo)數據分(fen)析排(pai)查產(chan)(chan)能和合格(ge)率的原因，提(ti)高設備的產(chan)(chan)能和合格(ge)率，最終實(shi)(shi)現(xian)產(chan)(chan)能的提(ti)升。
卡奧斯D3OS致力于以數(shu)(shu)(shu)字(zi)孿生技術的(de)創新應用實現企業數(shu)(shu)(shu)字(zi)化轉(zhuan)型新范式，正助(zhu)力各行業、各領域(yu)的(de)數(shu)(shu)(shu)字(zi)化轉(zhuan)型、釋放數(shu)(shu)(shu)據價(jia)值，加速開拓具備(bei)行業引領性的(de)巨大(da)價(jia)值空間。
