数字孪生驱动的流程工业智能制造/工业互联网解决方案
发布时间: 2021-12-06
基本信息
1.项目建设目标
数字孪生是工业***的核心构成,也是工业互联网的重要支撑。互时科技基于自主研发的数字孪生和AI技术,构建面向流程工业的工业互联网平台,为流程工业企业提供面向工厂设计、建造和生产运营的全生命周期工业软件和数字孪生建模服务,为我国工业制造企业构建自主可控的坚实数字底座,支撑并赋能工业企业的数字化转型和智能化制造。
2.项目建设内容、周期、目前项目所处阶段
建设内容为面向流程工业的工业互联网/智能制造解决方案,包括:1个工业互联网平台,9个工业软件以及14个工业应用App。其中,工业互联网平台和4个工业软件处于研发期和导入期,其余5个工业软件和14个工业应用App已发布,部分产品在头部市场拥有85%市场占有率。
3.行业发展趋势及市场规模预期
• 市场现状:工业制造是国民支柱产业,却仍停留在信息化阶段,数字化基础薄弱。我国智能制造发展的现状相对于美国、德国等发达国家仍有较大距离。根据亿欧智库调研显示,当前90%制造业企业配有自动生产线,但仅有40%实现数字化管理,5%打通工厂数据,1%使用智能化技术,数字化改造升级空间巨大。石化行业(流程工业代表行业)每年营收超十万亿水平,因为数据问题损失每年近 2000亿,产业亟需向数智化方向转型升级。
• 解决方案:以数字孪生构建工业企业坚实的数字底座,促进数据流的闭环运转。数字孪生以工业对象为主体构建数据治理体系和技术工具,解耦业务和数据之间的复杂映射关系,推动数据在全生命周期和多业务领域间流动,让数据成为“关键生产要素”。目前数据孪生已经成为国家政府、产业企业、学界代表的共识。
• 发展趋势:数字孪生作为工业数据的全新分发中心。海外巨头已在全面布局,据Markets&Markets预计未来5年全球市场规模年复合增长率将达40%。我国将在十四五规划期间大规模建设数据孪生驱动的数字化工厂。
• 市场空间:从总体规模来看,中国工业互联网市场规模在2020年约为7000亿元。以石化行业为例,大型石化企业智能工厂建设造价通常在1-4亿,按最低造价计算,大型石化企业智能工厂或数字化转型市场规模超过 2000亿。目前互时科技的业务领域主要分布在石化和电力行业,按照未来3年石化行业及电力行业在数字化交付。
4.项目优势
核心优势:互时科技的核心优势主要体现在技术壁垒、产品能力及知名客户案例及储备等各个方面,具体表现为:
• 技术壁垒高、技术水平领先:互时科技在数字孪生关键技术上全面领先国内友商,部分核心技术达到国际领先水平。与国内友商相比,互时科技是极少数在理念和技术上突破了数字孪生核心技术的企业,也是唯一一家能够提供从工厂设计到运营全生命周期工业软件解决方案的供应商;与国外友商相比,互时可以提供更好的端到端的用户体验,坚持AI等新一代信息技术与传统工业应用深度融合的技术路线,部分核心技术达到国际领先水平,产品自主可控;
• 大客户案例丰富、行业内品牌知名度高:互时科技目前拥有中石化、中石油、中核、中煤等大型客户。以中石化为例,互时科技在中石化集团数字化转型企业占有率高达85%,在数字化转型设备占有率达95%;
• 产品能力强,标准化水平高:互时科技是目前国内唯一能够实现流程工业从设计、建造、运营全生命周期产品覆盖的公司,是国内唯一一家具备流程工业CAD研发实力和基础的公司。经过多年研发,现在部分产品标准化程度高,已经具备在流程工业体系内规模推广的基础。
核心技术:面向流程工业的数字孪生和AI核心技术主要包括:数字孪生体信息模型技术、CAD多源异构数据解析技术、非结构化图纸数字化技术、复杂场景高性能三维渲染技术以及工业模型技术。互时科技前四项关键技术积累深厚、达到国际领先水平,同时积极布局工业模型技术:
• 数字孪生体信息模型技术:与建筑业BIM发展历程类似,数字孪生体信息技术源自CAD领域,相关技术的研发需要具备CAD领域基础技术。目前,业界只有 美国Intergraph、美国Bentley和互时科技具备能力,技术壁垒高;
• CAD多源异构数据解析技术:主流CAD软件中,80%支持输出公开格式或标准格式,但数据损失严重,无法支持应用需求。为保证数据无损读取,必须解析非公开的原生文件格式,具备极高的技术门槛。业界只有美国Intergraph、英国AVEVA和互时科技具备能力;
• 复杂场景高性能三维渲染技术:互时科技自主研发的复杂场景高性能三维渲染引擎,采用云原生架构、内置复杂场景LOD和渲染算法,能够支持数百亿面片的复杂三维模型的实时交互,渲染性能领先国外友商;
• 基于深度学习的图纸信息提取技术:该技术能够在1分钟内提取非结构化图纸内的对象信息模型,支持格式包括PNG、DWG、PDF等,识别准确率超95%。该技术难点在于构建生成式对抗网络模型,该模型依赖于工程图纸工业Know-how和工业CAD技术,技术壁垒极高,技术水平领先国外友商;
• 工业模型技术方面,互时科技积极布局,与北京化工大学、中石化等流程工业高校和顶尖企业合作构建产学研用生态,共同研发面向特定行业和专业领域的、以工业Know-how为主体的工业模型。同时,互时科技拟建设未来实验室,利用AI和大数据技术持续迭代和优化工业模型,形成“工业Know-how + AI”的工业模型构建和持续治理体系。
5.项目创新点、技术特点
数字孪生技术提供了一种系统的方法、技术和工具来表示复杂的实体和逻辑形态,能够在虚拟空间中描述物理世界的属性和行为模式:
• 属性方面:综合利用工业CAD、物联网等技术,从时间维度记录物理实体从设计、制造到使用、报废的全生命周期信息,从物理空间维度描述大到工厂小到设备零部件的形态和拓扑关系,从专业领域维度描述各业务/IT系统的特定数据模型;
• 行为模式方面:通过工业Know-how和人工智能技术路线建立工业模型,有效监听、诊断和预测物理实体的行为。
与传统信息化技术不同,互时科技自主采用数字孪生和AI融合技术路线,能够从理念到实践层面实现“数据+模型”驱动的数字化转型和智能制造:
• 能够构建统一的信息模型和语义模型,形成数据分发和自动流转机制,是解决信息孤岛、数据流转阻塞等问题从而实现工业数据治理的最佳实践;
• 能够建立数据和模型一体化的复杂系统,相比业界同质化竞品,数字孪生驱动的工业互联网平台聚焦于“以物为中心的工业互联”,具有更鲜明的工业属性,在案头工作、复杂决策和全局性优化等应用方面实现颠覆式创新;
• 能够描述生命周期信息,使得数据的协同和应用可以跨越产业链上的组织边界,充分激活数据生产要素的潜能。
具体应用领域和产品包括:
• 设计领域的工艺研发、工艺配管设计,提高设计效率和设计质量;
• 建造领域的全要素、全过程协同作业,优化施工组织计划和现场施工方案,降低施工质量风险,降低施工成本;
• 交付领域的数字化交付,在交付物理工厂的同时交付一个数字工厂,大幅提升业主生产准备期工作效率;
• 运营领域的数据治理和多专业应用,综合运用工业 CAD、物联网等技术集成全生命周期数据,为业主构建统一的数据中心、数字化工作台和多专业应用 App,帮助生产企业实现“安稳长满优”运行。
6.项目亮点及意义
本项目能为开发区在经济、社会、创新、就业、投资等多方面带来极大的效益价值。
经济效益方面,2021-2023年,互时科技累计实现营收超6亿元,实现超3000万纳税额。
社会效益方面,作为国内唯一一家能够践行全生命周期管理的数字孪生供应商,互时科技能够为开发区和国家创造较好的社会效益:
• 完善产业链,互时科技能够更好地与产业合作伙伴形成技术和市场协同,发挥数字孪生技术在工业软件和工业互联网生态中的基础和核心作用,促进产业生态良性发展;
• 填补技术空白,互时科技瞄准流程工业的“CAD卡脖子”问题,在流程模拟仿真领域对标美国ASPEN公司、在工艺和配管设计领域对标没过 美国鹰图公司和英国剑维公司,打破国外公司的垄断,消除国外关键技术的“卡脖子”风险;
• 实现技术创新,美德等工业强国在数字孪生方面布局较早,中国工业互联网产业联盟直至2020年才设立数字孪生特设组,互时科技作为该特设组副组长单位,能够通过高强度的技术创新和丰富的企业实践,为中国工业数字孪生技术发展贡献力量;
• 拉动就业,2021-2023年,互时科技位于亦庄开发区的公司总部拟增设研发、市场、创新孵化等部门,预计在原有基础上扩增300-400人的用工需求;
• 上市影响,在2021-2023年,互时科技预计实现科创板申报,目前申报前期辅导工作已经启动,辅龙有望成为中国流程工业软件的龙头登陆科创板;
• 带动投资,互时科技作为流程工业的数据孪生平台,具有数字大平台之产业价值,未来在互时科技数字平台之上还将产生多种数据应用需求,将带动更多小型创企和投资融合到互时平台之中。