新生产系统的设计和实施通常是耗时且高成本的过程，完成设计、采购、安装后，在移交生产运行之前还需要一个阶段，即调试阶段。如果在开发过程中任何地方出现了错误而没有被发现，那么开发阶段的错误成本将大大增加，未检测到的错误可能会在调试期间造成设备重大的损坏。北京智汇云舟科技有限公司研发经过6年以上的积累，取得了坚实的技术和产品，拥有'3DGIS+视频融合+时空位置智能（LI）技术首创“实时实景数字孪生”'，自主研发了实时实景孪生①解决方案、②Paas平台、③实时实景孪生虚实融合一体机等产品。 作为目前数字化领域中最有应用前景的技术之一，数字孪生发展迅速，在多个领域应用方兴未艾。

（一）案例背景

数字孪生是物理资产的准确表达，可以用于对新网络或设备设计的虚拟调试。在虚拟调试时，如果发现问题需要进行设计优化，则可以在计算机上对虚拟的系统模型进行更改，虚拟调试允许重新更改网络规划、重新编程等操作。一旦重新编程，系统会再次进行测试，如果通过，则可以进行下一阶段的物理部署。

通过虚拟调试实现对设备的设计进行仿真验证，缩短从设计到物理实现的时间；使用虚拟调试来提前测试设备运动部件以发现机械干涉，这样可以使现场的调试速度更快，风险更低。

（二）系统框架

 网络规划和仿真验证系统

在设计阶段，对工业网络进行规划设计和仿真，可识别潜在的问题并避免发生；

设备的数字孪生

在设备开发中应用虚拟调试，首先要创建一个设备的数字孪生即虚拟设备，虚拟设备主要构成有如下三个部分：

虚拟设备构成

虚拟调试系统

虚拟调试系统分软件在环（SiL：Software in Loop）和硬件在环（HiL：Hardware in Loop），根据不同的仿真环境可以选择软件在环或硬件在环。软件在环是把整体设备完全虚拟化，硬件在环是把设备主要的硬件放在仿真环境中，如图所示：

虚拟调试平台构成

（三）案例特点

虚拟调试不同于在物理世界中调试新网络或设备，而是通过在虚拟世界中创建数字孪生，然后模拟新网络或设备的功能测试和模型验证，实现：

1）规划 - 仿真 - 测试；

2）虚拟环境中的程序代码测试和调试；

3）设备运行仿真，可以发现设计问题以及对解决方案的快速评估；

4）机器人单元操作的仿真；

5）仿真新设备的产能，识别空间限制和对现有操作的影响，以便在安装前解决这些问题；

6）对设备操作人员的培训。

（四）案例成效和意义

工业网络和设备的设计过程很难预测到生产和使用过程会不会出现问题，而虚拟调试带来许多好处之一就是验证工业网络和设备设计的可行性。虚拟调试允许设计者在物理设备生产之前进行任何修改和优化，因为用户在测试过程中可以修复错误，及时对自动化系统或机械设计进行改进优化，可以节省时间。虚拟调试将每个设计细节都验证好之后，就可以把这台设备做出来，然后只要在物理设备上再做15%或者20%这样少量的软件优化，设备就可以正产运行。通过数字孪生技术的应用，帮助企业再实际投入物理对象（如设备、生产线）之前即能在虚拟环境中进行设计、规划、优化、仿真、测试、维护与预测等，在实际的生产运营过程中同步优化整个生产流程，以明珞装备为例，通过虚拟调试系统在规划、设计和调试阶段与客户交换数据和协调，将项目周期缩短了20%-30%，减少50%以上的工程现场调试时间，最终实现高效的柔性生产，提高了企业核心竞争力。