工程机械是装备工业的重要组成部分，经过几十年的发展，我国工程机械行业已进入稳定发展阶段。目前受国内GDP增速放缓、房地产新开工面积下降等因素影响，如图，2022年工程机械国内销量有所下滑。但伴随着中央财政对基建投资力度加大，工程机械行业下游需求有望得到修复。同时，国家加大数字经济的推广力度，不断夯实制造业基础，对于制造业提出智改数转的要求，打造自动化、数字化、智能化工厂，实现从中国制造到中国智造的转变升级。

图 2017-2022年中国主要工程机械产品销量及增速

与此同时，随着“一带一路”战略的推进，越南、马来西亚等新兴市场国家的城镇化和基础设施建设，新能源锂矿的开采，以及欧美国家劳动力短缺，我国工程机械产品出口近年来显著增长。

图 2015-2022年中国工程机械进出口金额

总而言之，目前工程机械产品国内市场趋于平稳，海外市场增长可期，国内外竞争压力增大。工程机械行业呈现出品类多样、结构复杂等特点，且工作环境相对复杂且恶劣，为满足客户多场景使用需求，并且在碳中和、中国制造2025的大背景下，促使工程机械设备不断向系列化、轻量化、智能化趋势发展。

面对复杂多变的国际环境和市场，对于工程机械的研发制造提出了更高的要求，目前的生产制造环节中存在信息孤岛难打通、综合管控难度大等问题，具体体现在：

l 工厂规划阶段机电开发孤立，设备存在运动干涉风险；

l 工程机械产线复杂，失效模式不明确；

l 产线设备自主设计与外部采购并存，通讯协议不一致导致数据集成困难；

l 产线工站多，线平衡调整困难；

l 触摸屏、生产面板人机交互能力差；

l 工厂系统种类多且分散，ERP、WMS、MOM、CRM等横跨产品的设计、采购、制造、营销环节，应用效率低；

l 工厂占地面积广，巡线效率低、信息传递不及时、问题响应不迅速；

l 项目周期长、投资大，停线返工成本高；

通过数字孪生工厂技术打造工程机械行业“智改数转”,实现降低生产成本、减少能源资源消耗、缩短产品开发周期，实现工程机械行业的智能化、数字化发展。

数字孪生工厂技术围绕工艺、装备、产线、车间、工厂等多个层级，在工厂规划、生产制造阶段体现其价值，通过实时监测厂区，呈现影响产品质量的六要素（人、机、料、法、环、测），在规划阶段验证设计方案的可行性，在制造阶段以实时数据驱动智能化工厂，实现虚实映射、虚实同步、共生演进、闭环优化，实现工厂生产透明化，打造生产制造智慧园区，建立产线、设备生命周期管理，提升产线设备综合效率，降低生产安全风险，提供设备定位、节拍优化、预测性维护、远程运维等功能；打通信息化平台多维度数据，实现厂区基于数字孪生的一体化管控，打造智能化、数字化的数字孪生工厂，同步实现工程机械数字孪生工厂全要素的可视化和智能化转型，有力支撑工程机械企业降本增效、提升国际竞争力的目标实现。

建设以数字孪生驱动的智能工厂，通过采集人、机、料、法、环、测六要素数据，实现全要素全生命周期管理。以三维场景为基础，融合人工智能、算法平台、大数据、5G等先进技术，以数字化、智能化、信息化的理念服务于工厂制造。以数字化精益工厂推进思路为牵引，以引领级数字孪生工厂为目标，打造一个“会表达、能思考、知判断、辅决策”的数字孪生工厂。

围绕物理实体、虚拟数模及数据，数字孪生工厂通过通讯协议将三者链接，提供仿真验证、优化预测、决策分析等服务，提升生产效率，降低运维成本。

参考案例

   某工程机械集团通过数字化手段降低生产成本，将实时运行数据映射到虚拟工厂，优化生产工艺，提高生产效率。通过数字孪生工厂技术对车间智能化设备集中管控并优化生产工艺。

该工厂通过IoT物联网平台将车间内所有设备接入，按照管理需求将生产进度自上而下的进行展示，实现生产过程清晰化、透明化，提升管理质量与效率；数字孪生平台建设物流来料、出入库监管以及库存、积压件预警等功能，实现物流出入厂的全流程跟踪推进，智能物流系统大幅提升交货率。

借助数字孪生工厂的前沿技术，如虚实映射技术、迭代优化技术，该数字孪生工厂数据利用率提升20%，数据采集效率提高30%，物流拥堵率降低10%，人工成本降低5%，将智能制造拓展到产业链上下游环节，助力该集团成为全球工程机械行业智能制造标杆。

基于某数字孪生工厂三维模型，结合生产流程逻辑模型，通过PLC信号或SCADA数据的实时传输获取现场生产数据，实时驱动焊接设备（包括机器人动作、RGV）的虚拟数模进行运动，实现物理车间和虚拟车间的虚实映射。

        集成SCADA系统，采集人、机、料、环、测、能耗及业务数据，面向生产、质量、设备、工艺、能源等不同的管理维度呈现不同的要素信息，制作统计报表、综合看板，或直接嵌入三方系统报表、看板，并在数字孪生三维环境中实时呈现。

该柔性线制造数字孪生工厂以实时数据进行驱动，实现真实工厂的孪生复现，多维度接入信息化平台数据，实现基于数字孪生的一体化管控。让决策者可以实时查看并管控车间六要素变化。整体改善工厂生产制造，目前项目实施效果为数据利用率提升30%，数据采集效率提高40%，问题解决效率提升40%，快速响应效率提升25%。打造徐工超级数字化、智能化工厂。实现创新驱动、持续发展、合作共赢。