中国电科38所汽车雷达智能制造示范产线三维虚拟监控项目分享

在《中国制造2025》中，智能制造被定位为中国制造的主攻方向。智能制造是指将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节融合，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称，具备以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网通互联为支撑的四大特征。工信部部长苗圩曾表示：智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，也是加快发展方式转变，促进工业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措，也是新常态下打造新的国际竞争优势的必然选择。当前，互联网新科技与各行各业融合加快创新步伐，成为制造业转型升级的新动力。汽车、家电、消费品等行业纷纷积极投入到与互联网新产业的磨合与探索中。

在汽车行业中，汽车雷达具有非常重要的现实和发展意义。从安全角度来说，车辆事故带来的死伤和财产损失的统计数据，说明了汽车雷达的必要性，借助其技术辅助手段可以预防部分事故，社会需要机动车雷达的发展。对于汽车所有者而言，汽车雷达作为一个安全装置，方便而且不是很昂贵，而且还承担一些需要注意力、判断力和技术性的工作，从而降低驾驶的强度，减少驾驶员的负担。这对消费者具有更现实的重要性。另一方面，从汽车制造商的角度来说，雷达是吸引消费者购买的另一大特色，它是潜在的收入来源和竞争优势。那么当汽车雷达遇上智能制造这个当红“炸子鸡”，将擦出怎么的科技火花呢。

中国电科38所根据目前智能制造的趋势，以汽车雷达智能制造示范产线为依托，对产线设备进行广泛的数据采集，并且以数字化映射(Digital Twin)/增强现实AR为技术基础，实现产线的三维虚拟监控应用，展现产线真实数据驱动的三维仿真场景，然后通过上海湃睿的Pi-IoT平台将软硬件互联并快速定制一系列应用场景，以达成研究目的，从而促进具备实际价值的解决方案的形成。这就是中国电科38所的汽车雷达智能制造示范产线三维虚拟监控平台项目。

数字化映射(Digital Twin)/增强现实AR作为该项目重要的技术依托。是PTC众多技能中了不起的杰作。数字化映射(Digital Twin)是将三维模型通过物联网平台采集的数据驱动，它将现实世界的物理动作直接体现在数字世界的三维界面上。说直白一点就是，它就像一面镜子一样，产品的信息将被同步动态得“映射”给制造商，包括产品的物理动作和各种数据。真正实现了让产品“说话”。数字化映射能帮助制造商直观、具体、远程得了解到产品是如何被使用，从而了解对客户来说什么才是最有价值的。后来又搞了一个叫Augmented Reality的东西，翻作：增强现实。这个技术能够帮助你看到之前看不到的信息和数据。增强现实威力巨大，能够从根本上改变人们的工作方式。它在数字和现实世界之间搭建了桥梁，创造的价值惠及整个企业。再结合 IoT 数据，AR 应用程序成为真正的变革性体验，促使着许多企业完全重新设想自己如何设计、生产、销售、运营和维修产品。

有了好产品作为项目坚实的基础，也应该少不了人为的运作搭建。目前，中国电科38所汽车雷达智能制造示范线虚拟监控项目在结合湃睿科技在物联网领域优秀的技术能力及优质的服务支持下，已出色的完成了该项项目的阶段汇报工作。

中国电科38所介绍

中国电子科技集团公司第三十八研究所(以下简称中国电科38所)，1965年建于贵州，1988年底整体迁建合肥市，经过50多年的探索和追求，中国电科38所已发展为集研究、开发、制造、测试于一体的电子信息高科技、集团型研究所，拥有国际水平的设计研发平台，精良完备的电子制造平台，国内先进的电子测试、试验平台，具备从事电子信息技术研发和系统工程建设的强大综合实力。拥有国家级集成电路设计中心、俄罗斯新技术研发中心、中国电科浮空平台研发中心、安徽省汽车电子工程研究中心、安徽省公共安全信息技术重点实验室、安徽省北斗卫星导航重点实验室、合肥公共安全技术研究院、博士后科研工作站等研发平台。50多年来，共先后取得1500多项科研成果，其中国家级、省部级科技进步奖100多项，多项成果填补国内空白、居于国际领先地位。拥有安徽四创电子股份有限公司(中国雷达第一股，600990)、安徽博微长安电子有限公司、合肥博微电气有限公司、安徽博微广成信息科技有限公司、中电科技(合肥)博微信息发展有限责任公司等多家产业化公司。

项目实施情况：

一、项目需求

中国电子科技集团公司第38研究所的汽车雷达智能制造示范产线三维虚拟监控平台，其需求目的是对产线进行三维仿真建模，然后通过设备真实采集的数据驱动三维模型来进行虚拟结合真实的监控平台。

二、 项目实施内容

(1)软件平台

软件采用上海湃睿的Pi-IoT平台,构建智能制造示范产线应用场景。技术由上海湃睿信息科技有限独家提供支持。

(2)硬件平台

产线供应商(芜湖)。

(3)三维模型及引擎

1、三维模型制作;

2、三维引擎采用Web 3D平台，由湃睿独家提供支持。

(4)场景搭建

软硬件结合，三维引擎与物联网平台结合，采用物联网平台获取设备数据，转发给三维引擎用以构建三维虚拟监控场景。通过双方提供的数据通讯协议接口，进行数据整合，从而使得真实数据能够驱动三维虚拟模型内容。

(5)产线设备数据采集基础

1、设备厂商提供了基于德国BECKHOFF公司出品的的TwinCAT软件作为自动化程序设计软件，该软件具备OPC UA服务器组件，可以使得自动化程序采集到的设备数据可以通过符合OPC UA协议的方式供应其他系统使用。

2、Pi-IoT平台提供OPC UA扩展支持符合OPC UA协议的数据获取。

(6)产线三维建模

由于产线本身各设备的三维模型文件尺寸太大，为了减少对计算设备能力依赖，对整个产线进行重新建模。

(7)物理网平台与Web 3D平台数据互联

1、凭借Pi-IoT平台本身对RESTFUL API技术的强大支持能力，将设备数据组织成Web 3D引擎更容易解析的格式实时供应到接口。

2、Web 3D平台通过轮询方式，以极短时间间隔不断请求Pi-IoT接口获取数据，从而达到实时映射的作用。

三、项目实施过程，三维虚拟监控系统实施步骤：

四、项目实施成果

(1)物联网硬件网络搭建

1、设备数据采集;

2、工厂与实验室硬件网络系统;

(2)物联网软件系统开发

1、产线三维虚拟监控平台;

2、Pi-IoT与Web 3D平台数据对接;

3、虚拟监控;

4、设备数据展示;

5、生产异常报警;

6、AR体验;

(3)工厂与实验室网络架构

结语

汽车雷达智能制造示范线虚拟监控平台是经过数字化车间三维虚拟监控系统基于数字化映射(DT)技术与物联网平台整合，通过与数字化车间的设备数据以及DNC系统、MES系统、ERP系统等进行数据流的集成，实现B/S架构下的车间生产现场、中央控制平台以及客户端三位一体的信息化服务平台。对车间制造资源进行三维可视化导航、显示、分析与管理车间现场设备状态信息、生产工艺参数信息、车间物流过程、产品质量信息以及设备故障的管理诊断信息等，形成面向整体车间的虚拟监控平台，实现透明化生产，故障问题重现与仿真。

中国电科38所与湃睿科技强强联合打造在智能制造过程中，通过物联网技术，连接各种工业设备，采集工业设备的各种各样的数据，通过对数据的统计分析，可以洞见各种瓶颈问题，从而获得优化的依据与方式方法。