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数字孪生运行平台基础要素
CPS系统分为单元级，系统级与SOS级，和利时的HolliCube平台采用基于模型的方式，对集团内各子公司的系统级产品进行定义与开发，这些产品涵盖了离散制造，过程制造，食品医药与轨道交通等。
数字孪生是CPS中的核心概念，它是一套从微观层面对CPS（软件/硬件）的共性要素进行抽象与汇总的基本抽象单元。它的作用与化学领域的分子结构图和化学方程式相似：一组化学物质的特性可以通过对应的分子模型与化学模型进行定性描述；而在智能制造领域，一套CPS的特性则可通过一组数字孪生的模型进行定性描述。
和利时根据企业发展的需求，通过对CPS核心要素的整合，提供了一套用于定义与支撑数字孪生的基础平台，从而大幅提高CPS的定制化开发效率，降低成本。
和利时每年所承接的系统级CPS项目众多，这些项目涉及到各业务领域，如化工，电厂，工厂，仓储，轨道，食品，医疗等；而且在各领域中，客户的需求也存在较大差异。在这种情况下，和利时内部的各子公司需要根据不同行业的应用场景定制相应的CPS产品。
多年的项目积累总结发现在自动化与智能制造的各类CPS系统中，存在着大量的共性特征, 如设备集成（一硬），信息模型（一软），功能开发（一软），网络服务（一网），工程组态（业务）等。由于这些共性特征的开发需要由集团各子公司独立完成，因此对开发资源造成了极大的浪费，而且由于各子公司的开发人员技术素养各不相同，因此不同的产品线的研发成果也都存在着某些先天不足的问题，难以支撑未来不断变化的用户需求。
为了在将来的项目中避免重复性的基础开发工作，提高产品质量，集团决定将各业务CPS系统中的共性要素进行抽取与整合，并由集团研发中心构建一套统一的平台，这是产生和利时HolliCube平台的整体背景。
信息物理信息系统(CPS)是HolliCube平台的核心设计理念，其中心思想是通过CPS系统的基础特性，构建一套具有丰富多样性的协同化系统。HolliCube平台具备以下核心特性：
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异构系统集成（一硬）：通过通讯框架，将CPS系统中不同通信协议的硬件资源进行整合；
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数字孪生模型（一软+虚实映射）：将CPS系统中的设备，资产，物料等实体资源，以及算法，配方，工作流等虚体资源统一抽象为信息模型；
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互操作性（一网+泛在连接）：通过OPC UA解决水平信息协同与垂直信息整合两个维度的CPS系统互操作问题；首先水平维度的互操作能够确保不同种类的系统与系统，系统与设备间的协作问题，其次垂直维度的互操作能够解决IT系统与OT系统间的集成问题；
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数字孪生开发环境（一软）：提供一套完整的SDK用于对框架资源进行调度，从而帮助不同行业的设计人员，根据实际项目需求高效的定制相应的数字孪生逻辑；
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数字孪生建模与编排工具（业务）：为设计人员与工程人员提供一套统一建模工具，用于定义与编排数字孪生；
和利时基于自身多年在DCS、SCADA和MES上的丰富实践经验，在物理信息系统（CPS）的思想下，以HolliCube平台为核心技术，对集团内部流程制造，离散制造，医药生产，轨道交通的系统级产品进行了重构，并最终构建出实现智能制造的CPS整体解决方案。
HolliCube数字孪生的构建与开发流程
技术方案
1、整体架构
基础设施：提供服务部署、管理与运维等基础功能，以及与安全（证书、授权）相关的基础服务。
后台服务：由数字孪生平台、数据库、IT业务框架未做平台的基础功能支撑；其中，数字孪生运行平台采用OPC UA统一框架作为数字孪生的落地技术，数据库与IT框架为互联网中通用的各类技术。
中台服务：通过微服务通信及业务中间将各个后台程序间的数据、业务进行串联，从而实现IT/OT融合。
前台应用：为开发者与工程人员及最终用户提供一系列工具及可视化界面；其中，设计、开发、工程组态、可视化组态为开发者、行业专家、工程实施人员提供了数字孪生建模、IT业务建模及可视化界面的设计与开发门户；经过上述参与者的开发与工程实施后，便形成了用户应用前台，可供最终用户进行使用。
不同类型的数字孪生会根据不同的业务场景（生产，仓储，能源，产品），被编排到CPS的各网络节点中（监控系统，生产执行系统，仓储调度系统），这一过程主要由HolliCube的建模与工程管理中心负责完成；同时，通过OPC UA通总线，各系统间可以建立起自由且无缝的协同关系。
2、核心技术点
数字孪生是CPS中的核心概念，其主要思想在于借助IT技术将实体与虚体抽象为统一的信息资源，并通过虚实联动，实现智能化的制造过程。OPC UA是HolliCube实现CPS系统的重要技术，其各方面的技术特性均与数字孪生概念一一对应，因此和利时HolliCube平台选择OPC UA框架作为基础支撑技术，从而满足未来智能制造中一系列复杂的业务场景。
数字孪生的实现依赖于不同维度的要素，它们分别是异构系统（一硬），信息与数据（一软）、互操作性（一网）、功能定义（框架）、以及模型定义与编排（业务）。下面分别给出简单介绍。
异构系统（一硬）
和利时HolliCube平台具有一套灵活的协议适配框架，能够将CPS中各行业的协议、规约以及非标准协议转化为标准的格式，从而确保CPS系统对异构系统间的整合能力。
模型与数据（一软）
信息模型与数据能够将CPS中的设备，资产，物料等实体资源，以及算法，配方，工作流等虚体资源统一抽象为信息模型。
信息模型又称地址空间（Address Space），它是由一系列拥有具体含义的结构与数据所组成的信息集合。地址空间采用面向对象的模型化思想进行设计，从而能够适用于自动化领域的各个行业以及不同功能范围。由于其丰富的数据类型以及灵活的组织方式，因此能够对数据、业务逻辑、历史数据、事件、报警、任务等进行统一管理与描述。
和利时HolliCube平台借助信息模型描述CPS各系统的语义信息，如内部数据构成（参数、变量、事件）、对象间层级组织关系、协同关系、模型定义等。
互操作性（一网）
CPS集成过程中涉及各种复杂的互联互通问题，这些互联互通问题可以划分为互联、互通、互操作几个层次。其中互联与互通主要解决数据传输以及传输格式统一的基础性问题，而互操作则用于解决CPS系统间水平信息协同与垂直信息整合两个维度的语义层问题。
和利时HolliCude平台通过OPC UA实现CPS系统的互操作性，该标准提供的通讯与服务集能够确保不同行业（生产、仓储、能源）、不同性质（实体、虚体）的CPS系统间进行无缝的数据交互及语义交换。同时互操作性能够确保不受到物理主机以及网络拓扑结构的限制：无论是单机单进程间的数字孪生，还是处于不同网络节点的数字孪生，均能通过OPC UA的方式进行交互。
功能定义（一软）
CPS中的信息模型需要由业务逻辑驱动，不同类型的CPS系统需要具备不同的业务逻辑，借此在数字空间再现纷繁多彩、变化无穷的大千世界。和利时HolliCube平台提供了灵活、高效的处理引擎以及功能丰富的SDK开发包，从而支持多样性的CPS业务场景。
模型定义与编排（业务）
CPS系统通常由两类人员进行构建，首先行业专家负责根据不同行业的需求对数字孪生的信息模型进行定义，并对业务逻辑进行编写。随后工程人员就可以根据行业专家所定义的信息模型，对自动化工程进行组态，其中包括数字孪生的创建、参数设置、联动关系组织、采集通讯配置等。
在和利时HolliCube平台中，由行业专家和工程人员设计与编辑后的数字孪生将被保存在模型与工程数据库和代码库中，并由运行平台加载到自己的处理引擎以及模型空间中，并启动运行。
3、功能描述
和利时HolliCube平台通过一套通用的内核程序运行数字孪生的信息、数据以及功能逻辑。下图和利时电子车间为例，展示HolliCube平台采用数字孪生思想所构建的CPS应用场景。
车间监控系统负责将CPS系统中的机器手、数控机床、控制器、传感器等实体进行资源化映射，并由车间设备监控系统直接进行统一管理。而生产调度与管理系统通过与设备监控系统的协同，而是通过其自身的配方、工作流等虚体资源直接与机器手、数控机床、控制器、传感器的虚体通信，实现扁平化、网状的通信架构，这种架构具有极大的灵活性和适应性。同时该系统还负责汇聚设备的运行状态信息，并根据分析策略产生相应的故障诊断与报警信息。
标准化需求
和利时HolliCube平台主要借鉴以下国际标准：
实施步骤
1.设备和产线智能化建设
主要任务是CPS设备和产线的智能化建设。一是新建设了自动化贴装焊接线、选择性波峰焊线、自动化模块装配测试线、元器件立体库和AGV物流系统。
2.设备建模与系统互联
实施设备信息建模与各系统互联互通。采用HolliCube平台为所有CPS设备建立信息模型，建立模型与设备的信息交互方式，主要有IO硬接线、标准和定制通信接口，以获取设备的运行数据和状态、参数设置、程序下装。用HolliCube实现与工厂、车间、产线、设备、物料、产品、人员的连接，以及与ERP、CRM、SCM、PDM的互联。
3.应用搭建
在HolliCube平台上以组件化方式开发了生产数据采集、生产可视化、综合看板、生产管理应用、仓库管理、设备及维修管理、质量管理与追溯和能源管控等功能，并且具备今后持续改进和追加的能力。
应用效果
1.总体效果
在和利时电子公司智能工厂项目中，通过HolliCube平台的异构系统集成能力，将各种不同的生产设备、软件系统和工作人员无缝地集成到统一的框架系统中，并借助框架的互联互通特性，实现CPS系统内各种实体与虚体资源的协同工作，从而构建出多样性的业务场景。从公司层面看，HolliCube实现了从工程技术、生产制造、供应链三个维度的综合集成，物流、信息流和控制流高效流动，生产运行管理达到全面数字化、流程化和智能化。
2.企业效益
和利时通过智能工厂建设带来的直接经济指标提升如下：
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