北自科技：释放数字孪生效能

本刊记者 袁春妹

2021 年，北自科技在纺机联合展上推出的“基于数字孪生技术开发的棉纺条筒智能输送系统”备受关注。作为中国纺织行业智造技术与服务的标杆企业之一，北自科技在智造领域布局的每一步都深度融合于产业发展大势之中。

预计到2025 年，全球数字孪生市场规模将突破260 亿美元，发展前景广阔。

“纺织‘十四五’期间行业将大力推动产业基础高级化、产业链现代化和制造能力高端化发展，而数字化、智能化将成为其重要依托。北自科技的优势源于智造技术，我们将在产业智造升级中承担起自己应有的责任，释放出智造技术的更大价值。”北自所（北京）科技发展股份有限公司董事、总经理王勇说。

模式变革 实现效率新跃升

北自科技面向行业首推的数字孪生技术⸺ “基于数字孪生技术开发的棉纺条筒智能输送系统”彻底改变了棉纺行业原有的劳动密集型作业模式：系统将条筒输送时间对开机率的影响大幅降低，把粗纱机的条筒备筒时间从2 小时缩短到1.5 小时，备筒时间减少50%，粗纱机开机率从约85%提高到约92%。据了解，该系统的应用效果已逐步得到行业认可，众多棉纺行业龙头企业已陆续与北自科技洽谈合作。

北自科技自主研发的针对粗纱工艺末并到粗纱环节的棉纺条筒自动输送系统，主要包括条筒存储系统、专用行车轨道以及智能条筒输送车等装备。整个系统从工艺设计、装备研制、电气布局再到控制系统的开发全部由北自科技自主研发，并形成了多个具有行业应用价值的知识产权。在此基础上，结合数字孪生技术体系对该系统进行数智化升级，实现了广泛装备软硬系统的自主可控。”王勇介绍到。

紧跟大势 拓展广阔大市场

谈及北自科技拓展行业数字孪生产品技术的原因时，王勇表示，从各国的先进制造业国家发展战略演变角度来看，中国从“信息化带动工业化，工业化促进信息化”，到两化融合和两化深度融合，再到“中国制造2025”的“融合演进”的制造强国发展战略，都期望通过信息物理融合来实现智能制造。数字孪生是实现信息物理融合的有效手段，一方面，数字孪生能够支持制造的物理世界与信息世界之间的虚实映射与双向交互，从而形成“数据感知-实时分析-智能决策-精准执行”实时智能闭环；另一方面，数字孪生能够将运行状态、环境变化、突发扰动等物理实况数据与仿真预测、统计分析、领域知识等信息空间数据进行全面交互和深度融合，从而增强制造的物理世界与信息世界的同步性与一致性。

近年来，数字孪生技术在国内外已经同步展开了广泛的应用研究，包括产品开发、产品设计定制、车间性能改进、装备预测性维护、城市规划布局、了解建筑物性能、提高医疗保健运营的运营效率、改善个性化护理等方面。“特别是在智能制造领域，数字孪生已成为国内外实践智能制造理念和目标的重要方面。预计到2025 年全球数字孪生市场规模将突破260 亿美元，发展前景广阔。”王勇对此充满信心。据了解，目前北自科技同北京航空航天大学陶飞教授团队联合开发的物流数字孪生装备与系统，实现了物流仓储装备的虚拟可视、反向可控以及调度作业可优化、装备故障可诊断、运行维护可预测等功能，并进行基于虚拟现实、增强现实等新一代信息技术的功能深度挖掘，其关键技术水平处于行业领先。

数据采集和融合是数字孪生技术实现的前提和条件。

自主创新 驰骋纺织强国路

“我们目前在化纤、棉纺等细分行业进行了卓有成效的布局，从基础的自动化立体仓储，到工艺复杂的质检包装，再到与生产设备紧密结合的对接系统，基本完成了从生产到出库配送全流程孪生系统及装备的布局。”王勇说，“我们自主研发的孪生系统及装备，拥有所见即所得的三维可视化监控、自主运行与精准控制、故障诊断与预测预警、作业策略自适应调度优化等先进技术，经过数字孪生技术赋能，可有效提高产线及装备的智能化、信息化水平，装备平均无故障运行时间也到了大幅提升，装备故障处理时间降低30%，人工运维成本降低20%。

对于数字孪生产品技术的行业应用拓展，王勇也表示，数字孪生技术致力于建立物理装备的虚拟孪生体，是通过数据采集融合完成双向实时映射，并进行基于孪生数据的智能服务。其中数据采集与融合是孪生技术实现的前提和充分条件，而装备的自动化水平直接决定了数据采集的准确性与实效性，也间接决定了数字孪生系统的应用效果。

“中国作为世界纺织大国，正在通过积极的行业质效提升推动自身的转型升级，纺织强国建设基本目标已经达成，而产业的持续发展仍将继续深入围绕提质、提效进行。”王勇表示，当下，纺织行业普遍存在用工成本高、招工难、员工老龄化的问题，纺织车间由于生产工艺的特殊性，要求24 小时连续生产，车间温度高、湿度大、噪音大，工作环境恶劣。相较于其他行业，纺织行业因国家人口红利的消失，迫切需要借助前沿技术进行信息化赋能和智能化升级。与此同时，叠加国家“十四五”发展规划，行业亟需发挥支柱产业带头作用，促进传统产业与信息技术向更广范围、更深程度、更高水平融合发展。FZJX