一.机械手数智化改造需求
钢铁厂冶炼工作现场具有高温和微尘等恶劣生产环境；机器臂操作状态控制炉前小车、运输链小车、合金称都需要人工控制操作，面临高温、高危岗位希望通过系统或远程控制来减少现场人员操作。
二.解决方案
1.HZ3D简介
华智科技数字孪生可视化平台是一套基于国际 web3D 规范标准开发的B/S架构数字孪生可视化运维平台，主要包含 3D 图形引擎、数字孪生智能中枢、数字孪生数据集成总线。
采用HZ3D可以实现智能制造园区、车间、产线、设备、人、车等全透明管理；同时接入企业各业务系统的关键数据在数据面板上进行展示；也可以通过虚拟孪生系统远程操作现场设备。
2、机械臂及小车运行逻辑及虚实互动控制实现
机械手完整的运动和控制逻辑步骤
①炉前小车从安全区域运动至传送带位置（如B1）,小车运动时先要判断运动路线上是否有机械手设备处于运动状态，有则需要在安全区域等待，无则小车运动。
②小车在传递带位置停好后，传送带启动，将料块传送至小车上。
③小车运送料块至机械手抓取区域，停止运动，并触发机械手运动。
①机械手抓取料块并抬高机械臂至安全位置，然后小车移动到机械臂运动安全区域外（检测是否有需要运送的料块，有并且路线安全则小车移动到传送带位置，无则回到小车安全区域位置）。
②机械手运动，将料块投放到熔炉位置（如图中②位置），投放完成后，机械手回到安全位置。
①传送带称重区有料块时，检测小车是否处于传送带安全位置，是则传送带可启动，否则停止运动。称重区无料块时，传送带可运动。
②小车运动时，需要满足：
运动路线上，机械手处于安全位置并且不运动
运动路线上，无其他小车在该路线上运动
根据料块重量和料块属性需要判断料块送至到哪个熔炉
③机械手运动时，小车要处于机械手安全区域外。
三、系统实现主要功能和效果
1、虚拟孪生模型具有相对完整的运动和控制逻辑，能够接受输入指令（模拟数据和现场数据）在信息空间中实现较为复杂的运行过程实时复现物理实体的实时状态和变化过程，同步直观呈现与物理实体相同的运行状态和过程，通过模拟数据和现场数据驱动运行均输出与物理实体运行相同的结果。
2、主要设备（如高炉）运行参数、熔炼钢的重量等主要数据在虚拟孪生模型场景中能一目了然的展示。
3、有权限的工厂员工可以通过互联网享受简单而直观的访问数字孪生工厂，从车间获得最新的数字制造和生产信息，包括：视频监测系统、设备运行信息，预测维修信息、生产数据等实时信息；在新的生产设施投入使用之前，使用数字孪生系统来虚拟生产获得排程排产数据并通过相应数据和算法优化物理世界真实的生产排程。
4、通过建立正常状态的业务模型库、规则库、行业知识并接入企业的各种第三方业务系统构建自动加料数字孪生系统运行的优化算法，让系统自动判断产线或者设备的各种告警，让系统提供智能化辅助决策。
5、通过智能化改造和数字孪生系统，实现了从原来4个岗位的人员调整到2个岗位，从需要现场控制炉前小车、运输小车和机械臂控制的操作人员改为系统协调自动控制和中控远程控制。实现了减员增效和减少的出错率。
