基于位置的自动化：移动资产数字孪生如何驱动工业自动化成功

2021 年 8 月 27 日

本文阐述了为何充满希望的数字孪生概念常在端到端自动化与连接目标上失效。论证指出：为实现全面数字化转型，企业需为数字孪生装备车间与供应链中所有移动资产的精准位置数据。这种全面位置数据使数字孪生能创建可落地洞察，实现运营卓越、智能流程自动化、提升产品质量。用例涵盖从资产管理到工具控制的基于位置的自动化，带来更高生产力、质量、灵活性与可持续性。

按数字孪生联盟定义，数字孪生是现实实体与过程的虚拟表征，及虚拟与现实实体同步的机制。[1] 利用传感器数据，数字孪生创建虚拟模型，用于分析、优化、自动化工业环境中物理资产或过程的当前与未来状态。从产品迭代、资产管理、预测性维护、停机预防，数字孪生赋能多种用例，支持企业围绕维护、可持续性、流程效率、性能做数据驱动决策。

端到端自动化的缺失拼图

数字孪生概念不新，但其对工业自动化与智能制造实施的相关性持续攀升。过去，物理车间与其数字孪生共有一短板：车间移动资产数据惊人缺失。KINEXON Inc. 美洲 CEO Mehdi Bentanfous 指出：“数字孪生影响力仅取决于其汲取的数据强弱。典型生产设施中机器仅占全部资产 1%，却是迄今数字化主体。这意味着企业缺失车间 99% 的关键信息——即在厂内移动的资产，包括产品、托盘、工具、AGV。KINEXON 采用基于位置的方法，超精准实时资产追踪传感器提供真实反映车间与供应链动态过程的数据，创造无与伦比的态势感知。”

因此，数字孪生虽在机器控制与原型设计上成功应用，但企业在利用车间与供应链中移动资产的实时位置与产品状态数据方面，仅触及皮毛。KINEXON 基于位置的自动化平台（LAP）正是为弥合这一数据鸿沟而生，将不同技术源的位置数据转化为基于位置的数字孪生。 该数字孪生进而实时生成可落地洞察。据 IDC 制造洞察 EMEA 高级总监、欧洲未来运营实践负责人 Jan Burian 表示，“实时定位是未来智能工厂的必要且不可或缺部分。凭借车间可达的透明度，企业得以提升生产吞吐量与物流。”

随机器与流程自动化程度提升，数字化参与其中的移动资产对端到端自动化与生产流程优化价值无可估量。供应链上，移动资产实时数据可由多种技术追踪：室内 UWB 或 BLE、室外 GPS。经处理后在基于位置的自动化平台激活，同时赋能 WMS、MES、物联网与分析平台等第三方系统。例如 WMS 能实时更快响应并重新排定订单优先级，MES 受益于基于实时物料补给数据的更优机器控制与规划。此外，通用物联网与分析平台通常因整合基于位置的自动化平台而受益。凭借 LAP 提供的优质数据，它们首次能从供应商到客户全息分析供应链流程——通过将数字孪生的位置数据与温度、压力等传感器数据及订单相关上下文数据结合。这种端到端透明度是数字化转型举措中最关键的交付成果之一。

赋能企业充分挖掘工业物联网（IIoT）效益的关键在于 KINEXON 对互操作性的无与伦比关注。确保数字孪生整合全定位光谱技术，并无缝融入现有软件栈，在软件系统、用户、流程间跨整个供应链创造协同。KINEXON 旨在将技术孤岛转化为增值数据源，通过数据共享与集成赋能智能制造用例。

毫无疑问数字孪生将长期存在，2020 年是其在离散制造中价值的明证。“在我们经历的 COVID-19 大流行等经济动荡与需求波动时期，数字孪生能帮助企业为供应链与生产制定稳健韧性的计划。这是无价优势，”KINEXON 的 Bentanfous 说。 毫不意外，数字孪生市场增长轨迹惊人。疫情前 Gartner 研究发现，实施物联网项目的组织中 13% 已用数字孪生，62% 正建立或规划使用。疫情后 Gartner 预期到 2023 年，实施物联网的中大型公司中三分之一将实施至少一个由 COVID-19 动机驱动的数字孪生用例。[2] 整个市场预计 2026 年达 482 亿美元。[3]

投资基于位置的数字孪生的五大理由

1. 流程优化与加速生产时间

基于位置的数字孪生可利用数据支撑无数物联网用例，含库存管理、流程自动化、无纸化生产、追踪溯源、自动化工具控制、AMR 运营、搜索查找。数据不仅是自动化关键源，也是全供应链溯源与数字主线创建的关键。数字孪生利用历史与实时数据预测未来，助力减少浪费、延迟、低效。

2. 实时风险评估与预测性维护

基于位置的自动化平台（LAP）处理的数据对识别针对工人与资产的风险至关重要。数字孪生实现基于状态的预测性维护，取代通用或周期性维护计划。这防止非计划停机、精简资源、提升资产可用性与可靠性。同时在工人安全、防撞及其他工作场所安全应用上蕴藏巨大潜力。

3. 即时价值与快速 ROI

移动物体数字孪生由即用型 RTLS 及其他定位系统数据驱动。其发现驱动数据决策，帮助识别瓶颈与优化机会。通过客户友好界面，在不给现有 IT 或 OT 系统增负担的前提下，提供运营层面的即时价值。

4. 整合所有物联网系统

互操作性是数字化转型战略成功的关键。KINEXON 数字孪生设计为无缝集成现有软件栈、处理任意技术源数据。在不对 IT 或 OT 提出过高要求前提下，直接赋能基于位置的自动化，同时为其他物联网流程与第三方软件的大数据分析提供优质输入。

5. 为业务未来护航

数字孪生与基于位置的自动化是收获 AI、机器学习等前沿技术红利的地基。作为中央自动化枢纽，它们减少技术与部门孤岛，促进协作与创新。考虑到对远程实时监控、排故、协作、在日益全球化、碎片化世界中的工作现实的需求，这愈发相关。

示例用例：

数字孪生跨行业垂直领域创造价值，汽车与制造为关键应用领域：

—        制造：装配线速度提升 5% 通过自动化工具控制 

全球领先汽车制造商利用 KINEXON 基于位置的自动化平台实现装配线自动化工具控制。工具自动配置、地理围栏快速有效创建、装配流程超精准数字化可视化，不仅创造数百万节省，还减少人工错误与产品召回。KINEXON 为该跨国车企的方案获多项行业大奖。

—        汽车供应商：年度节省与生产力提升 通过物料流优化

领先汽车供应商 Continental 利用 KINEXON 软件优化供应链与物料流。AGV 与拣选箱配备 RTLS 传感器，数据在数字孪生处理。该方案不仅提升 AGV 利用率，还优化物料供给与补给，提供工厂内部物流全透明。完整方案谱详见案例研究。

结论：以位置赋能的数字孪生完成数字化转型 

“位置数据仍是当今企业最大的未开发资源之一。同时，从‘万物位置’宇宙获取可靠精准数据是从物联网应用获取真实价值的前提，”Bentanfous 说。

投资数字孪生不仅是当下底线的合理财务决策，更为中长期进一步成本节约奠基。鉴于近期超精准超宽带（UWB）室内追踪、GPS 室外追踪等定位技术价格革命与采用率攀升，基于位置的自动化与移动物体数字孪生创造价值的潜力现已就绪，可供每家公司把握。

Jasmin Welter 是全球技术公司 KINEXON 的 B2B 市场营销经理。在 KINEXON，Jasmin 推动定位技术用于基于位置的工业自动化。Jasmin 拥有 10 年以上与国际制造与物流公司合作及为其服务经验，专注智能制造与数字化转型。可在 LinkedIn 连接 Jasmin 并关注基于位置的自动化动态。

[1] https://www.digitaltwinconsortium.org/initiatives/the-definition-of-a-digital-twin.htm
[2] https://www.gartner.com/en/newsroom/press-releases/2020-10-29-gartner-survey-reveals-47-percent-of-organizations-will-increase-investments-in-iot-despite-the-impact-of-covid-19-
[3] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/digital-twin-market-225269522.html