威图与易盼的数字化实践

（原创） 袁小方  张俊

全球最大的工业展汉诺威工业展，即将于4月下旬开幕， 今年的汉诺威展将以“工业转型”为主题，聚焦工业4.0、人工智能、5G和智能物流等最新产品和行业趋势，数字化和过去一样，会继续成为其中的热点话题。在刚刚过去的2月19日，欧盟也正式发布“欧洲数字战略”，其中从不同的方向给企业的数字化制定了详细的战略和规划，其中数字孪生体被多次提及，该战略明确提出 “数字孪生体在制造业可以给产品、流程及系统构造虚拟模型，虚拟模型能够基于数据分析、提前预测机器什么时候会发生故障，通过提供预测性运维来提高效率。”并要求企业在政府的支持下，开发通用的平台，提供不同的云服务接入，确保数据的安全存储和分享，提供从人工智能到仿真、建模、数字孪生和高性能计算资源。欧洲数字战略除了强调工业上的数字孪生应用，甚至提出从2021年开始建设“地球数字孪生”，通过大数据支持气候变化、循环经济、零排放、保护动物多样性等项目，可见数字化和数字孪生已经被上升到何等重要的程度。

数字孪生体Digital Twin这一名字最早出现在美国空军实验室2009年提出的“机身数字孪生体（Airframe Digital Twin）” 概念中，2010年美国太空署NASA《建模、仿真、信息技术和处理》中直接引用了”数字孪生体”这一叫法。过去十年来，随着GE和美国军方等引入该概念、技术并领先落地应用，逐渐被企业和业界人士所接受并认可，成为继“工业4.0”后另一炙手可热的话题。可以预见接下来的十年，数字孪生体将逐步过渡到深度开发和大规模应用阶段。Digital Twin近年进入国内以来，有各种不同的翻译，有翻译为“数字双胞胎”、“数字孪生”和“数字孪生体”等，个人更倾向于用“数字孪生体”这个叫法，它更能准确表达所包含的概念和应用。数字孪生体的定义也有多种，但是其指向的内涵与应用基本相同，其中我更喜欢著名咨询机构德勤的定义，简洁清晰而且阐明它的功用：“数字孪生体是某一物理实体（或过程）的历史或当前行为的数字化描述。这是一种持续化的数字化描述，有助于优化业务绩效。”

在工业领域，数字化转型正如火如荼的进行，无论是在美国、欧洲还是中国，工业生产与最尖端通信技术互相融合，逐渐步入全自动化时代，随着AI人工智能的发展，结合人工智能的技术，工业生产也将完全实现智能化与万物互联。在这个跑道上没有一个国家和企业愿意落后于他人，都在互相追赶学习中进步。

威图作为机柜行业的领导者与创新先锋， 基础业务是传统的工业与IT机柜的生产和销售，加上机柜温控与机柜配电业务，目前每项业务都做到了全球第一和第二的位置，是业内毫无争议的隐形冠军。面对数字化的浪潮，在过去数年间，作为工业4.0的践行者和先锋，

威图已经从传统的机柜系统的供应商成功转型为电气柜集成的价值链供应商，并在价值链的每一个环节实现了数字化。另外威图近年来收购了一些IT基础设施、云服务与大数据的公司，来满足工业对于数字化的需求。

易盼（EPLAN）作为威图的姊妹公司，作为全球工程设计和项目管理领域软件解决方案服务商，EPLAN专注开发CAE工程解决方案，并为客户优化设计流程提供专业化建议。全球45,000多家知名用户已借助EPLAN公司软件产品与服务确保其竞争地位。威图联合易盼，将威图的硬件解决方案联合EPLAN软件行业的设计、集成与咨询能力，在电柜集成的各个环节有效帮助客户大幅提升企业智能与数字化效率。

众所周知，电气柜集成主要包括四个环节：

第一：规划与设计

规划与设计也是数字化的起点， 是从虚拟层面设计产品—从合理的工程设计到实际使用全过程。易盼EPLAN可以提供最为先进的电气工程软件，工程师可以在Data Portal中直接在线访问众多产品制造商的高质量产品目录，快捷、方便地查找标准化通用产品数据，与人工流程相比，项目规划可节省大量时间。

在设计与画图过程中，通过EPLAN P8系统设计软件，可使用易盼数据门户，为您在设计阶段之初节省时间，且给您带来延续至调试阶段的全过程优势。易盼Pro面板使您能够通过3D建模来设计和开发能源控制控制柜、开关设备及配电系统。仅需使用一次应用软件即可处理多重工程设计任务——从生成电路图到安装图3D规划，再到模拟接线。易盼的数字孪生技术基于所有工程设计数据创建3D虚拟模型。数字孪生技术为人工流程环节以及电气部件安装集成各环节（如机械加工、线缆预加工、配线及端子装配等）的自动化和数字化带来巨大机遇。数字孪生包含下游环节的所有信息，可按照要求的深度和时间用于各个环节。数字孪生是数字化的核心元素，也是安装集成和开关柜制造环节优化、自动化和实施的基础。

数字化的需求将仿真推到一个新的高度，威图可以通过Ritherm热管理软件实时仿真柜内的热量损失和热点模拟，提供最优的产品选型及配合，以及空调最佳的安装位置。通过数字孪生技术，可以按照通风要求，通过热点和禁区可视化来避免规划错误，有效的避免柜内热量集聚造成的电气元器件过热引发设备宕机以及火灾事故等，并降低成本且提高生产运营效率。威图Ritherm软件可解决温控要求的所有复杂计算问题。该软件能够打造定制化解决方案，且其结果可用于归档。易盼Pro面板的“热学设计整合”功能还可用于合理布置机柜内的选定部件并提高规划的热学可靠性。RiTherm符合机柜冷却装置的EC/TR 60890 890 AMD 1和DIN 3168标准。

第二：采购端的数字化

现代ECAD系统不属于独立式解决方案，客户IT基础设施深度整合功能能够将生成的物料清单自动转移到现有的ERP系统中，用于报价和物料采购。 理想的工程设计解决方案不仅仅包括市场主流ERP、PDM和PLM系统的标准化接口，还包括将软件整合到客户IT系统环境的个性化工具。

通过EPLAN软件，工程师计好图纸，自动跑出BOM表后，采供工程师和电气工程师可以方便快速的利用威图线上RiCs配置程序进行机柜系统产品选型并做配置，包括附件的选型，安装板和机柜门板侧板的开孔等，也可以通过power engineering软件来进行柜内配电元器件的配置选型，并完全符合IEC61439标准。

通过数字化手段完成物料选型后，威图网店Online shop集成式产品搜索器使您能够快捷、简便地选择适合的解决方案包括附件等， 拣选功能可用来向各项目购物车添加内部产品，简化整个过程，目前在德国已实现以净销售价格的形式呈现产品价格。通过EDC电子数据交换体统，电子订单处理自动化，过程更高效、更可靠，另外也可以降低处理成本——减少因手动处理造成的错误，还可以可通过二维码获取产品信息。威图提供威图产品扫描App。 该App可扫描二维码，读取内容，获取数据表、操作说明、认证及附件详情、备件及服务等所有相关产品信息。该App还可生成扫描清单，导出CSV格式的扫描产品清单供后续使用，可通过电子邮件转发，还可在扫描历史中追踪已扫描产品。

第三：生产端的数字化

在机柜生产领域，威图是第一家按照工业4.0的理念，数字化生产机柜的厂家。在威图德国的海格工业4.0工厂， 已经数字化生产并交付下一代的AX机箱产品，智能化与数字化贯穿整个生产与交付环节。

而在电气柜的集成阶段，线缆处理（切割、剥线、压线），机柜开孔、端子装配及元器件安装等环节缺一不可。而威图在每一个环节都完全打通了数字化的鸿沟，从PLAN产生虚拟样机到导出3D模型和数据贯穿整个集成的过程，完美实现了价值链的闭环。另外威图也提供各种从自动线缆处理设备、自动开孔设备和安装工具。而数字孪生在集成的过程中扮演着至关重要的作用，如制备不同长度部件（如DIN导轨、支撑轨、电缆槽及电缆槽盖），装配元器件所需的全部钻孔数据等都需要基础的数据。 举例来说，Secarex AC 18切割中心可精准剪切线缆槽、盖板及DIN导轨，通过数字孪生手段可比手工加工节省超过一般的时间，而且可以减少废料产生，降低物料成本。

而使用Perforex BC机柜自动开孔设备，可以直接将Eplan里的开孔数据导入到设备中进行快速高精度无差错的自动开孔。与手动加工相比，碳钢加工速度是原来的8倍，不锈钢加工速度是原来的20倍， 即使Perforex BC每年只加工150台机柜，仅需2.5年即可收回成本，而且单机编程简单易学，程序可重复使用，一个高中或技校生即可操作，可节省大量人力。

第四：运维端的数字化

得益于威图的数字化和智能控制技术，可以确保电气柜系统实时提供所有操作、服务和能源数据的智慧数据分析功能，如机柜开门和操作的智能监控和分级，内部温湿度报警、火灾报警、防盗报警、电压电流监测等，所有智慧服务可按需实现。企业无需定期进行维护，只需在发生异常情况时采取措施。这有助于提高设备可用性并降低成本。本人在“机柜空调的智能预测性运维”的文章中提出具体的应用案例。如机柜系统匹配的空调，无论是在高速运转的机床上还是不能任意停机的烟厂、汽车厂都至关重要，需要能够实现智能预测性远程运维，这时底层的可靠且实时数据必不可少，是预测性维护能够落地的先决必要条件，机柜和空调的运行数据需要同步上传到中控控制室和云端，维护人员可以在控制室或者使用手机即可实时访问空调和机柜系统，读取报警信息并规划提前维护与替换等。

最后需要说明的是，在工程设计阶段创造出产品的数字孪生模型后，在其整个生命周期内将以附加数据进行增强。订单处理、生产、物流、监控系统——所有环节都将产生并增添数据，帮助企业更深入地理解产品，更高效地生产并持续改善产品。，

威图和易盼，作为您在电气控制行业强有力的合作伙伴，通过价值链上的数字化决方案，助力控制柜和开关柜制造的可持续发展。