颠覆传统铝型材挤压生产，数字孪生生产方式即将到来！

随着市场经济的发展，各种新型的高科技建筑材料相继出现，所有的基础工程均需要大量的建筑，需要大量门窗和建筑材料，而铝及其铝合金在其中占有重要的地位。随着时代的进步，材料的应用也发生着变化。因铝合金型材具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可塑性好、变形量小、无污染、无毒、防火性强，使用寿命长（可达 50—101 年)、回收性好、可回炉重炼等优点，应用受到日益关注。尤其在建筑方面，铝合金型材现已广泛应用于各种商业及民用建筑，有着不可替代的重要地位。

发展铝型材挤压生产线是实施铝型材挤压生产线“由大变强，靠新出强”跨世纪发展战略的必然选择，也是贯彻我国铝型材挤压生产线“控制总量，调整结构”方针的重要措施，更是实施我国国民经济可持续发展战略的要求。图扑软件积极响应国家铝型材挤压生产线发展要求，打造自动化铝型材挤压生产线数字孪生效果，助力我国国民经济可持续发展！

整体案例采用写实的风格辅以 PBR 材质技术打造铝型材智能制造工厂，首先映入眼帘的是工厂外景，包含厂区的厂房、办公楼、道路、绿植、湖泊、停车场、篮球场等，以真实的样貌还原出厂区外景，还可切换到第三人称操控人物在场景内自由移动，使观看者仿佛身临其境的查看整个厂区的环境、建设情况。

操控图扑虚拟机器人进入厂房后，会以数字孪生的方式展现全自动铝型材挤压生产线的整套工艺流程：冷锯切割-铝锭加热-放置退锭台-开始挤压-切割费料-切割型材-将型材输送至转运区-型材拉直。可以使观看者学习了解铝型材工艺生产整套流程，不到现场也可以了解真实现场工作流程，通过拖动、放大视角，清晰看到各设备运转情况，促进高效生产、管理、学习。

厂区三维可视化

本次铝型材挤压产线案例，图扑软件利用 Web 3D 技术搭建基于实际厂区的虚拟可视化铝型材制造工厂，厂区内有办公楼、挤压车间、休息区、体育场、综合厂房等建筑，辅以厂区内绿植、道路、路灯、停车场、篮球场、湖泊等周边设施，通过图扑软件自研引擎，并结合 PBR 物理渲染材质系统，渲染出真实厂区的环境效果。

图扑软件 HT 支持结合 Web 2D、3D、GIS、PBR 材质技术，为智能制造车间提供定制可视化服务。

HT 的轻量化方式在传统的 GIS 和可视化技术上做出了全新的改变，具有轻量化、低成本的优点，企业无需再购置笨重昂贵的 GIS 软件，且起点低、效果好，传统 Web 开发人员可轻松上手，借力 HT 强大的 3D 渲染效果即可做出高仿真三维场景。

图扑三维可视化技术采用 B/S 架构，具有跨平台性，任何桌面和移动终端都可以打开。用户可通过 PC 、PAD 或是智能手机，只要打开浏览器即可随时随地访问三维可视化系统，实现远程监查和管控。

挤压车间生产管理可视化

挤压车间生产管理可视化系统能够通过图扑软件的 HT 可视化引擎，将 3D 场景与 2D 面板结合起来，对铝挤压车间进行全方位的数字化建设，全面掌握车间内产能信息与运维情况等信息。可以通过鼠标和键盘的常规交互操作，实现对场景的旋转、平移、缩放；操控图扑虚拟小人进入挤压车间后，页面两侧会出现整个车间相关数据，供车间负责人和相关管理工人管理查看相关数据。

产能情况

一条全自动智能化产线，了解它的产能情况可谓是最重要的，图扑软件通过 2D 可视化技术对接车间相关检测数据，对整条全自动智能化生产线的产能情况进行可视化展现，包含当日产能情况、当日计划量、产品合格率并以柱状图的形式显示近日产量情况，使得车间管理人员快速了解车间产量、产品情况，掌握车间生产态势关键指标信息，促进车间健康持续发展。

产线概况

为了保证自动化产线持续高效生产，定期对产线设备的维护保养必不可少。图扑软件接入后台人员录入的相关设备维保信息，通过对设备运行时长持续监测，以二维可视化的形式展现铝型材挤压车间的产线概况，实现对相关自动化设备的定期维护保养，保障自动化产线高效运行。

月度能耗

厂区能耗一直是工业生产领域需要重点关注的问题项，图扑软件通过对接电力和天然气等能耗采集传感器采集到的数据，将各个月份的用电量和用气量进行统计记录，最终以折线图的形式展示出来，供管理者直观查看各个月的用能情况，实现针对性管理。

设备概况与报警情况

自动化铝型材挤压生产线主要由铝挤压机、工频加热炉、冷锯、回收切割渣滓装置、淬火系统、中断锯、拉直机等设备构成。为了更好地管理产线内各个设备，保障产线持续高效运行，图扑软件接入车间设备温度传感器、状态等信号，实现对设备报警情况和设备状态的实施检测，对于待处理的报警内容按时间倒序在列表上排布，提醒维修人员尽快排查故障；对于设备状态进行统计展现，在页面上可直观查看到运行、待机、离线、异常的设备数量。

视频监控、环境数据检测

图扑软件可以对接现场实时监控视频流，可点击查看现场监控实时画面，实现远程对现场实际情况的快速了解，足不出户即可掌握实况信息。

图扑软件 HT 视频融合解决方案可以将 2D 图像融合到场景的 3D 模型中，为操作员提供直观的视频图像和简单的视图控制。HT 视频融合技术采用 WebGL 技术，利用 GPU 高性能计算能力对视频图像进行实时处理，图像处理不占用 CPU 资源，整个方案画面流畅。

自动化挤压产线工艺流程

在第三人称漫游视角下，可操控图扑虚拟小人来到挤压车间门口点击“点击开门”字样，车间卷帘门即会自动打开，同时两侧浮现挤压车间的数据面板，操控小人进入厂房内即可看到整条铝型材挤压生产线，小人走出车间后，卷帘门会自动下放，两侧面板也随即收起。

本案例参考真实铝加工产线环境和铝挤压机、工频加热炉、冷锯、回收切割渣滓装置、淬火系统、中断锯、拉直机等设备的实际运作视频，利用图扑 3D 可视化引擎制作出铝型材挤压一整套工艺流程动画：冷锯切割-铝锭加热-放置退锭台-开始挤压-切割费料-切割型材-将型材输送至转运区-型材拉直。

首先长铝锭进入冷锯床被切割成小段铝锭，切割好的铝锭运送至工频炉内加热，当加热工位都占用时，多余的铝锭会移至退定台暂存，加热完后出炉去挤压机进行挤压出型材，挤出的型材通过在线淬火系统进行淬火；淬火完成后由中段锯将型材按需求进行切割，再通过上/下牵引机交换协作移送型材，期间拉直机会将型材整体拉直，最后再切割成小段进行打捆装箱。

以可视化的形式展现铝型材的整套制作过程，在大屏或自己的手机或电脑等设备上就可以直观了解学习到产线各个设备工作过程和动作原理的仿真动画；添加各个点位进度条，点击对应工序名称时可直接查看此阶段设备运作效果，辅以动画暂停和倍速功能，使得整个可视化系统可交互性更强，满足用户各方面的观看需求。

冷锯切割

采用冷铣切的锯切方式，这种方式锯切过程产生的热量很少，可以避免切口断面处内应力和材料组织的变化，同时锯片对铝锭有很小的压力，不会造成锭头变形，切口端面质量更好。

铝锭加热

为了提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易于流动，获得良好的组织与性能。采用中频电感应加热的方式，此方式有加热效果好、热效率高、金属氧化少、速度快、易控制等优点。

铝型材挤压

对于实心型材，挤压速度一般为 10~60m/min，一般来说提高挤压速度，则要降低挤压温度，增大挤压力。

淬火

挤压型材淬火采用强制风冷、自然冷却、水雾或直接水冷方式。不同的合金的冷却速度不一样，对于 6 系列的铝合金，合金含量低，多采川风淬，不需要采用快速冷却，也不需要重新加热制品，直接利用挤压余热即可。

切割废料

由于本案例生产线车间采用连续挤压，无压余，产品头部和尾部杂质、油污、氧化物比较多，组织不均匀，性能差，存在挤压缩尾，所以需切掉夹头一定长度的型材。

场景导航图功能

图扑软件利用 Web 2D 和 3D 可视化相融合的技术，依据真实厂区的道路和环境布局，在页面左上角制作出一个厂区导航地图，地图上标注出了厂区各个建筑的名称以及点位，点击对应点位视角会直接跳转到该地点，方便用户对整体三维可视化场景进行查看。

在第三人称视角下，还可以把人物位置和视角方向在二维导航图上实时显示出来，方便使用者实时查看自己在厂区的位置和朝向，使得此操控图扑虚拟小人的功能达到像游戏中一样的体验。

漫游

全景漫游

图扑软件通过 Web 3D 可视化技术，以固定路线的形式制作从厂区门口顺时针环绕整个厂区一周的漫游视角动画，并可对漫游路线进行暂停操作，暂停后可以 360 度环视场景，使得没有到达过厂区的人员也可以直观了解整个厂区的外部构造，提前对厂区环境了解、熟悉。

第三人称漫游

图扑软件通过加载虚拟人物的动作库，实现虚拟人物站立、四周探查、行走、奔跑、跳跃、落地翻滚等不同动作效果模拟，赋予常规巡检漫游过程中，可玩性更高的体验效果。

以人物仿真的形式在厂区或车间内自由走动查看，可使厂区员工迅速了解整个厂区的外部构造以及车间内部构造，由内而外的熟悉整个铝制品制造工厂；并可通过操控图扑虚拟小人在全自动铝型材挤压车间内自由走动，以非常直观清晰的视角查看整条产线上各个设备的运作动画，了解产线上各个工艺流程运作情况：

键盘 WASD 键控制移动方向；

同时按 SHIFT 和 WASD 键控制人物奔跑；

SPACE 空格键控制人物跳跃；前进时按空格则可落地翻滚；

鼠标左键控制人物视角朝向；

鼠标右键控制相机视角朝向；

随着当今社会经济技术不断发展，各工厂、企业等都在追求使用更智能、便捷的技术，可视化技术作为新时代工业制造领域展示、管理强有力的工具，可以助力厂区管理更加节能高效，早日实现新时代智慧工业产线可视化管理的目标。

审核编辑黄宇