实时云渲染支持数字孪生智能工厂:迈向“零原型”制造

工业4.0的浪潮下,工厂正从自动化迈向智能化与自智化。中国信通院在2025年数字孪生十大关键词报告中,将"数字孪生智能工厂"定义为通过实时映射与 AI 交互,优化生产流程,加速向自智化转型的系统。报告特别指出,其将演进为工厂底层的 "操作系统"。

这一愿景的核心是"虚实同步"。然而,实现产线、设备、工艺乃至产品质量的精准数字映射,需要处理高达数亿个多边形的高精度设备模型、毫秒级更新的海量传感器数据,并进行复杂的物理与逻辑仿真。这对本地计算资源和软件协同带来了巨大压力。

实时云渲染技术,正成为打通设计、仿真、生产、运维全流程数据孤岛,驱动智能工厂实现"零原型"目标的关键使能器。

从"可视化看板"到"工厂操作系统":智能工厂的演进与挑战

过去,工厂的数字可视化多以"看板"形式存在,展示的是经过简化和延迟的统计数据。而真正的数字孪生智能工厂,要求的是一个与物理工厂毫秒级同步、全要素映射、可交互操作的虚拟实体。

  1. 高保真模型的实时交互是首要挑战。 一台高端数控机床的数字化模型可能包含数千万个三角面片,要在普通工程师的电脑上流畅地进行装配检查、维护模拟,对本地显卡是严峻考验。这导致高质量模型往往只能在少数高端工作站上使用,限制了协同的广度。

  2. 跨地域、多专业的并行协同是效率瓶颈。 一款新产品的投产,需要设计、工艺、生产、维护等多个部门的专家共同评审。传统方式依赖周期性的线下会议和庞大的模型文件传输,迭代周期长,沟通成本高。

  3. 仿真与生产数据的闭环融合是智能化的基础。 机器人轨迹规划、装配工艺仿真、物流调度优化等,都需要将仿真结果与实时生产数据进行比对和调优。然而,仿真软件与生产管理系统(MES)通常数据不通,格式不一,难以形成实时交互的闭环。

实时云渲染:实现"零原型"设计、产线仿真与远程运维

实时云渲染通过云端计算、推流呈现 的模式,为上述挑战提供了系统性解决方案。它将2D(如WebGL)/3D引擎开发的应用(如UE/Unity/Cryengine/Unigine/Cesium,以及基于DX/OpenGL等自研国产化引擎),以及BIM/CIM/三维设计软件等(如CAD、CAE、PDM)和仿真软件的图形输出,转化为可在任何设备上通过标准网页浏览器访问的超低时延交互视频流。

首先,实时云渲染技术解决了对高精度模型的无障碍访问的问题。 例如,基于平行云LarkXR平台,设计师在德国创建的CATIA超大型装配体,中国的工艺工程师和生产线上的班组长,都可以通过各自的笔记本电脑或平板电脑,无需下载任何专业软件和模型文件,直接在线进行剖切、测量、标注和评审。这彻底打破了硬件和地域的限制,为"零原型"设计评审奠定了基础。

其次,实时云渲染支持IOT数据的实时可视化交互。 LarkXR在智能制造行业场景中,提供了丰富的行业功能组件,如音视频数据通道,支持语音语义的实时传输;数据通道,支持二维网页与三维可视化场景的数据通信;支持SDK调用,轻松将LarkXR的PaaS平台功能嵌入已有物联网业务平台;视频融合,支持摄像头二维视频三维化,并与3D场景无缝衔接,将单向可查看的视频转化为双向实时获取的IOT数据+3D模拟场景。所有仿真过程可被记录、回放和对比,数据直接关联到具体的设计版本,极大加速了"设计-仿真-优化"的迭代循环。

再者,实时云渲染为员工提供身临其境的远程运维与培训。 当现场设备出现疑难故障时,专家无需亲赴现场。一线维护人员通过AR眼镜将现场视频传回,专家则在云端数字孪生体中定位同一台设备,调取3D图纸、历史维保记录,并通过叠加AR指引箭头、动画拆解步骤,远程指导维修。平行云官网显示的 "5G+云 XR ,赋能职校虚仿基地建设" 案例,正是这一价值的体现。

实时云渲染在智能工厂中的典型应用场景

基于LarkXR平台,智能工厂的多个核心场景得以重塑:

云端协同设计评审 :全球各地的团队成员可同时接入一个统一的虚拟样机场景。每个人都可以自由行走、查看、发表语音或标注评论,所有交互实时同步。基于LarkXR的高精度内容体验(兼容各类引擎),即使是Unreal Engine渲染的具有逼真光影的汽车整车模型,也能实现流畅的云端交互,将评审效率提升数倍。

虚拟产线调试与工人培训 :在新产线投产前,工艺人员可在数字孪生体中完成全部的PLC逻辑调试、机器人节拍验证和人机工程学评估。新员工则可以在虚拟产线中进行无风险、可重复的操作培训,系统自动评估其操作的规范性和熟练度。这直接对应了报告中提及的 "生成式产线布局""工业人形机器人仿真训练" 前沿场景。

预测性维护与远程专家支持 :设备实时运行数据(温度、振动、电流)驱动其在数字孪生体中的状态变化。当数据出现异常趋势时,系统自动在3D模型中高亮预警设备,并关联推送可能的故障原因与维修手册。结合LarkXR的多终端交互能力,专家可通过手机快速接入,提供指导。

华晨宝马数字孪生工厂的云渲染实践

平行云官网展示的"华晨宝马数字孪生工厂"案例,是上述价值的集中体现。通过部署LarkXR实时云渲染平台,华晨宝马实现了:

全球协同设计模式的革新:分布在德国、沈阳等地的研发与工程团队,可以基于同一套实时更新的工厂数字孪生体进行布局规划和工艺评审,大幅减少了因沟通误差导致的返工和昂贵的国际差旅。

虚拟调试周期的大幅缩短 :在实体设备安装之前,大量的自动化控制逻辑、机械干涉检查已在云端数字孪生环境中完成验证,逼近 "零原型" 建造目标,显著降低了试错成本,加速了新车投产速度。

运维知识的高效沉淀与传递:每一次实体设备的安装、调试、维修过程,都被映射和记录在数字孪生体中,形成可搜索、可复用的"数字资产",为新工厂建设、新员工培训提供了最佳实践库。

实时云渲染正在将数字孪生智能工厂从昂贵的"演示厅"项目,转变为普惠的、每日使用的生产力工具。它不仅是连接IT与OT的桥梁,更是工厂从"制造"走向"智造",最终演变为一个具备自感知、自决策、自优化能力的"生命体"的神经网络。

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