2.3 垂直行业的应用特点

2.3.1 流程行业分析

流程行业具备数字化基础好、生产过程连续、安全生产要求高等特点。目前，数字孪生应用重点聚焦于提升设备管理、工厂管控和安全管理水平。流程行业数字孪生重点应用如图2-6所示。

图2-6　流程行业数字孪生重点应用

一是基于数字孪生的全工厂3D可视化监控，如图2-7所示。当前以石化、钢铁为代表的流程行业企业已经具备了较好的数字化基础，很多企业全面实现了对全厂设备和仪器仪表的数据采集。在此基础上，多数企业涌现出对现有工厂进行3D数字化改造的需求。一些企业通过构建工厂3D几何模型，为各个设备、零部件几何模型添加信息属性，并与对应位置的IoT数据相结合，实现全工厂行为实时监控。

图2-7　基于数字孪生的全工厂3D可视化监控

二是基于数字孪生的工艺仿真及参数调优，如图2-8所示。工艺优化是流程行业提升生产效率的有效举措，但由于流程行业化学反应机理复杂，在生产现场进行工艺调参会面临安全风险，所以工艺优化一直是流程行业的重点和难点。基于数字孪生的工艺仿真为处理上述问题提供了解决方案，企业可以通过在虚拟空间中进行工艺调参验证工艺变更的合理性，以及产生的经济效益。

图2-8　基于数字孪生的工艺仿真及参数调优

三是基于实时仿真的设备深度运维管理，如图2-9所示。传统设备预测性维护往往只能预测“设备在什么时间出现故障”，不能预测“设备的哪个关键部位出现了问题”。而基于数字孪生实时仿真的设备监测将离线仿真与IoT实时数据结合，实现了基于实时数据驱动的仿真分析，能够实时分析设备哪个关键部位出现了问题，并给出最佳响应决策。

图2-9　基于实时仿真的设备深度运维管理

四是基于智能仿真的设备运行优化，如图2-10所示。基于数字孪生的智能仿真诊断分析，将传统仿真技术与AI技术结合，极大地提升了传统仿真模拟的准确度。

图2-10　基于智能仿真的设备运行优化

五是基于数字孪生虚拟仿真的安全操作培训，如图2-11所示。流程行业具有生产连续、设备不能停机、生产安全等特点，导致无法为新入职的设备管理、工厂检修等技术工程师提供实操训练环境。基于数字孪生的仿真培训为现场工程师提供了模拟操作环境，能够快速帮助工程师提升技能，为其真正开展实际运维工作提供基础训练。

图2-11　基于数字孪生虚拟仿真的安全操作培训