一、行業(yè)、企業(yè)存在的痛點問題
熱處理是裝備制造業(yè)中對產(chǎn)品質(zhì)量具有關(guān)鍵作用的重要基礎(chǔ)工藝之一，也是提升機(jī)械制造整體水平的核心技術(shù)之一，對實現(xiàn)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略具有重要的支撐作用。熱處理工藝主要應(yīng)用于汽車石化、航天航空、港機(jī)、船舶、電力、電子、機(jī)械、軌道交通等行業(yè)。
我國熱處理行業(yè)還存在以下問題：
1.工藝穩(wěn)定性差
熱處理過程感知能力不足，溫度和碳勢分布控制性差，許多加工企業(yè)滲碳時不控制碳勢，工藝參數(shù)無法準(zhǔn)確實現(xiàn)，能耗利用率低，工藝穩(wěn)定性差。
2.產(chǎn)品報廢率高
設(shè)備和工藝平均水平低，爐內(nèi)循環(huán)程度低、均勻性差，產(chǎn)品質(zhì)量均勻性差，廢品率、返修率高。
3.存在安全生產(chǎn)隱患
加熱設(shè)備可靠性差，設(shè)備事故率高；爐內(nèi)通入可燃?xì)怏w，高溫密閉，依靠人工巡檢查看設(shè)備運行情況，易發(fā)生安全生產(chǎn)事故，存在重大安全生產(chǎn)隱患。
二、案例目標(biāo)
通過提升爐內(nèi)環(huán)境感知能力，提高溫度及碳勢分布均勻的控制性，提升工藝穩(wěn)定性；借助VR技術(shù)實現(xiàn)爐內(nèi)溫度場分布及產(chǎn)品滲碳過程可視化，更加立體化的觀察爐內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境；借助VR進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，及時調(diào)整爐內(nèi)設(shè)定參數(shù)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低安全事故發(fā)生率；構(gòu)建數(shù)字孿生體，實時數(shù)據(jù)驅(qū)動，預(yù)測碳勢分布，降低產(chǎn)品報廢率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，積累過程數(shù)據(jù)，形成行業(yè)專家知識庫。
三、實施過程過程
通過搭建云邊端一體化架構(gòu)，生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸至邊緣服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)清洗、模型加載、質(zhì)量預(yù)測、遠(yuǎn)程運維；數(shù)字孿生體、行業(yè)專家知識系統(tǒng)、機(jī)理模型存儲云端，基于海量數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)理模型計算、分析及生產(chǎn)優(yōu)化，并將計算結(jié)果返回至終端；在終端通過VR眼鏡進(jìn)行車間3D模型的可視化展示及人機(jī)交互操作，實現(xiàn)遠(yuǎn)程運維的目標(biāo)。
通過成數(shù)量級增加爐內(nèi)環(huán)境探測點，提升生產(chǎn)過程感知能力，提高溫度及碳勢均勻分布的控制性，提升工藝穩(wěn)定性；利用VR技術(shù)實現(xiàn)爐內(nèi)溫度場分布及產(chǎn)品滲碳過程可視化，更加立體化的觀察爐內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境，為有經(jīng)驗的專家提供沉浸式的觀察體驗；借助5G+VR進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，及時監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)，保障設(shè)備正常運行，降低安全事故發(fā)生率及其危害性；構(gòu)建數(shù)字孿生體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時驅(qū)動，預(yù)測碳勢分布，降低產(chǎn)品報廢率，積累過程數(shù)據(jù)，形成行業(yè)專家知識庫。
架構(gòu)圖：
5G組網(wǎng)架構(gòu)圖：
平臺圖：
數(shù)字孿生展示圖：
四、效果和成果
航天云網(wǎng)公司將“5G+VR+數(shù)字孿生”技術(shù)與工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)深度融合，應(yīng)用于新興通用熱處理爐的運維優(yōu)化，讓作業(yè)人員能遠(yuǎn)程、實時地對設(shè)備進(jìn)行點檢及維護(hù)，有效地縮短了人員作業(yè)時間，提高設(shè)備運維效率25%；通過對工藝數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)及對產(chǎn)品質(zhì)量實時分析預(yù)測報警，讓作業(yè)人員能精準(zhǔn)控制熱處理過程的工藝，提升產(chǎn)品一次檢驗合格率提升至98%；通過實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程異常處理，避免爐膛異常爆裂，極大的降低了安全隱患，降低的安全事故發(fā)生率95%；通過分析工藝升溫曲線，減少不必要保溫時間，通過提高產(chǎn)品良率，減少報廢率和返修率，能節(jié)約能耗，節(jié)約金額達(dá)5萬元/月。