图扑数字孪生卡车装配生产线，工业元宇宙还远么？

在工业生产领域，《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》《“十四五”智能制造发展规划》等规划文件指出，要推动智能制造、绿色制造示范工厂建设，构建面向工业生产全生命周期的数字孪生系统，探索形成数字孪生技术智能应用场景。围绕机械、汽车、航空、航天、船舶、兵器、电子、电力等重点装备领域，建设数字化车间和智能工厂，构建面向装备全生命周期的数字孪生系统，推进基于模型的系统工程（MBSE）规模应用，依托工业互联网平台实现装备的预测性维护与健康管理。

元宇宙工厂的出现能让现代在虚拟空间中测试各种作业情形，评估、计算并营造出最佳作业环境，全程无须员工在现场参与检测。运用图扑软件自主研发引擎 HT for Web，实现可交互式的 Web 汽车焊装车间2.5D组态场景，将冲压-焊接-涂装-总装等生产工艺流程运用各类卡通的二维组态和三维组态效果，还原动画场景并整合至大屏中。使汽车生产全过程在线、透明、可视、可控、可追溯。

全世界在役的工业机器人中有将近一半的工业机器人都被用于焊接领域中，汽车行业的发展离不开焊接技术的进步。轿车大约由6000个电阻点焊接而成，汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成均离不开焊接技术的运用。然而，在焊接过程中，点焊质量受到电网电压波动、压缩空气气压波动、焊接回路阻抗、人为操作等多个复杂因素影响，容易出现开焊和漏焊等质量缺陷。将点焊同步采集、质量评判融合，与计算机技术相结合，实现点焊焊接全过程自动监控、自动语音提示报警、自动数据处理记录等功能，打破了世界范围内沿用的对焊接整车进行按比例抽检的现状，实现了在轿车生产现场对点焊质量100%的即时检验，杜绝了质量事故和工件返修造成的浪费。

数字孪生将永远地改变人们的生活、工作与消费方式，对地球环境产生积极影响，并成为‘元宇宙’的一块重要拼图。随着智能工厂的建设，自动化、智能化机电装备在各大工厂广泛应用，Hightopo 的汽车生产流水线 3D 可视化，仿真度高，根据设备实际尺寸等比缩小，利用鸟瞰镜头、特写镜头、跟踪镜头等方式，将生产线整体、局部与工艺流程完美展示，加强了汽车行业的工业互联网、信息物理系统（CPS）、数字孪生、数字化供应链、设备上云、数据字典、制造业数字化仿真转型，让元工厂既能实时监测生产流程，又能运行生产模拟、自动化机器人训练，并成为消费者营销的补充手段。

科技环：在页面初始化时，有一个透明圆环做90度旋转。我们称之为科技环，其主要作用是用来提升渲染效果的。

流程控制按钮：我们在左上角放置了几个流程控制按钮。包括“运行”/“暂停”、播放速度控制，以及“拆分”/“合并”按钮。

背景切换按钮：该项目提供了深浅两种色系选择。通过点击右上角的“切换背景”按钮，可以实现在深浅两种色系之间切换。

进度条：底部显示整个装配流程的进度，随着装配流程的进行，该进度条会逐渐填满。

1、整体动画流程控制

未来的数字体验应该具备实时、互动、嵌入现实的特点。我们运用图扑软件数据化建模技术将整个生产车间建立可视化仿真，在卡车组装生产线上，每一个工位可以360°呈现。突破工业现场多维智能感知、基于人机协作的生产过程优化、装备与生产过程数字孪生、质量在线精密检测、生产过程精益管控、装备故障诊断与预测性维护、复杂环境动态生产计划与调度、生产全流程智能决策。

2、运行/暂停

界面左上角我们设置了一个运行/暂停的按钮，可以实现对生产流程各个阶段的“运行”/“暂停”控制功能，这个功能可以直观的呈现当前或过去的某段时间的生产状态或设备状况。速度分别为正常速度，2倍速和4倍速。

3、机械手

元宇宙工厂的搭建会用到多种技术，包括 3D 技术、机器学习/AI、协作技术、元宇宙和数字孪生机器人有机地结合。该项目中一个比较复杂又经常用到的设备就是机械手。将手臂的传感数据接入图扑软件可视化系统，可远程控制机械手的各项操作。

以下图中的机械臂3为例，该机械臂的位置和角度受到机械臂2摆动的影响，机械臂2的任何运动都会带动机械臂3做同样的运动。所以我们可以观察到，机械臂3实际上是围绕着右侧与机械臂2的结合处运动的。

4、拆分/合并

图扑软件可视化系统将卡车的拆分显示，对车辆的结构、布局、零件进行可视化展示，并与其实际的位置、编号一一对应，保持与实际场景的一致。构建面向主要生产场景、工艺流程、关键核心设备的数字孪生模型，提高生产智能水平。

数字孪生把真实世界的物理资产构建虚拟“拷贝”，在虚拟世界中完成一些真实世界中不方便、甚至具备破坏性的测试，使用数字孪生体进行验证，不仅操控简便，而且可以避免现实情况中，真实产品的损耗和资源浪费。

未来，融合数字孪生、大数据、人工智能、边缘计算、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、5G、北斗、卫星互联网等新技术的智能工控系统、智能工作母机、协作机器人、自适应机器人将会不断涌现。

未来几年，乘车体验也将经历翻天覆地的变化。HMI（人机交互界面）、HUD（抬头显示屏）和车载数字内容等虚拟体验将呈指数化增长。Hightopo 基于局部刷新、批量聚合、图像缓存、极少化DOM元素等，从底层设计就追求极致的性能，组件可承受万级甚至十万级别数据量，突破了诸多传统行业应用极限，将为汽车行业的元宇宙工厂建设提供更多助力。