數字孿生技術賦能智慧物流園區運營服務的探索研究

余世清

摘 要：現階段，數字化浪潮席卷全球，數字化思維已滲透到各行各業，在這種模式下誕生的數字經濟已成為轉變全球經濟競爭格局、重塑全球經濟結構的重要力量。智慧園區的構建與發展需以數字化技術為基礎，并承載著產業數字化轉型與城市產業升級的偉大使命。數字孿生技術可以通過數字化建模的方式，建立物理世界和數字世界之間的精準映射關系和實時反饋機制，從而構建起虛擬世界對物理世界描述、診斷、預測和決策的新體系。基于此，文章主要對數字孿生技術在智慧物流園區運營服務中的應用展開探究，并結合數字孿生技術下的3D孿生倉等探究該技術的應用情況，最終通過數字孿生技術解決智慧物流園區在運營及管理方面的痛點，以提升園區的數字智能化運營水平。

關鍵詞：數字孿生技術；3D孿生倉；智慧物流園區

中圖分類號：F259.2；TU984.1；TP399文獻標志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.08.009

Abstract： At present， the digital wave has swept the world， and digital thinking has penetrated into various fields and industries. The digital economy born under this model has become an important force in transforming the global economic competition pattern and reshaping the global economic structure. The construction and development of smart parks need to be based on digital technology and carry the great mission of industrial digital transformation and urban industrial upgrading. In addition， digital twin technology establishes precise mapping relationships and real-time feedback mechanisms between the physical and digital worlds through digital modeling， which can build a new system of description， diagnosis， prediction， and decision-making of the virtual world to the physical world. this article mainly explores the application of digital twin technology in the operation and service of smart logistics parks. Combining with the 3D twin warehouse under digital twin technology， the application practice of this technology is explored. Ultimately， the pain points in the operation and management of smart logistics parks are solved through digital twin technology， and the level of digital intelligent operation in the park is improved.

Key words： digital twin technology; 3D twin warehouse; smart logistics park

0 ? ?引 ? ?言

智慧園區在我國存在時間較長，隨著新興技術賦能智慧園區，傳統園區的弊端也逐漸展現了出來，受重視園區建設而輕視其運營、重視園區空間而輕視產業等現象的影響，傳統智慧園區開始出現規劃、建設、管理、運營與服務相互脫離的情況，同時傳統智慧園區還面臨著經營管理模式同質化、產業服務能力薄弱及可持續發展能力不足等問題，而依托數字技術賦能便成為了破解智慧園區難題、創新園區運營服務模式及促進智慧園區產業升級的重要舉措。因此，本文將從智慧園區行業的現狀入手，探究園區發展趨勢，并就數字孿生技術在智慧園區中的融合應用途徑展開分析，以提升智慧園區的整體運營水平。

1 ? ?數字孿生與智慧物流園區融合發展路徑

在智慧園區中應用的數字孿生技術的優勢集中表現在3D可視化、模擬仿真分析及虛擬空間交互等方面。目前該技術在智慧場館、智能化生產及智慧社區等領域獲得了大面積的推廣應用。除此之外，數字孿生技術還能與其他新興技術結合，如“數字孿生+云計算、物聯網、AI技術及大數據”等，在這些技術的支持下，數字孿生技術在機器學習、趨勢預測及動態模擬等方面展現出了強大的活力和潛能。通過以上對數字孿生技術功能與優勢的分析可知，現階段數字孿生技術已成為提升園區全要素數字化、全態勢可視化及全場景智能化的有力途徑。

現階段，“產城融合、以產促城以及以產興產”已成為智慧園區建設的主導思想，在智慧園區全新建設理念的影響下，智慧園區已成為注重城市發展、強調產業興旺及促進園區運營的統一融合體，在城市、園區與產業三者的關系中，城市為園區及產業的發展提供了土壤，能夠為產業的良性發展提供優質配套設施與經營環境，而產業則是城市與園區發展的命脈，也是智慧園區發展的核心動力。智慧園區則是城市與產業對接的窗口，園區不僅承擔著聯系城市的目的，也是產業集聚、產業發展的重要載體。受產業數字化與數字產業化的影響，“數據”已成為智慧園區構建“城市+園區+產業”協同發展的第一要義，而數字孿生技術憑借其數字化、可視化等優勢，必然能夠以智慧園區為基礎，以數據驅動為核心，突破智慧園區傳統的三位一體發展模式，構建“城市+園區+產業+數據”的四位一體新格局[1]。

2 ? ?數字孿生技術對智慧園區物流運營方面的優化

為了強化智慧園區的物流運作水平，運營管理人員首先需要構建完整的智能物流領域機制，以此提升園區內物流產業的發展質量，在實現智慧園區物流領域與數字孿生技術相互結合的過程中，管理人員有必要更新智慧物流發展方案，以提升園區物流綜合運輸效率為核心，以解決園區內物流信息不對稱等挑戰性問題為關鍵，確保在提升效率的同時能夠控制園區的物流成本，并促進傳統物流向智能物流的良性轉變。依托數字孿生技術對現有智慧園區的物流運營進行優化，將為園區物流行業的創新及問題的解決提供全新的思路。現階段，我國針對數字孿生技術在智慧物流領域中的應用已取得眾多實質性成果，常見的技術應用舉措，如通過在園區倉庫與分揀中心中應用數字孿生技術以監測生產區內各項環境指標的變化，或者在倉庫揀貨及車輛裝載過程中，通過AR、MR等技術提升揀貨裝載效率，亦或通過數字孿生技術提升產品追蹤效率，這一點在菜鳥物流、京東物流等專業物流領域的表現更為顯著。

為了確保數字孿生系統的完整性，管理運營人員需要對不同環節的數據加以全面整合與統一利用，由于數字孿生系統的結構比較復雜，因此，智慧園區在數字孿生系統應用過程中將面臨各類阻礙，為了更好地推動數字孿生技術與智慧物流園的融合，園區需要不斷加大對數字孿生技術系統的資金投入，加大園區數字技術領域的資金保障力度，并培育專門的數字孿生技術人才，同時邀請專業團隊對數字孿生技術的運作特性展開分析。

在數字孿生技術的應用過程中，要結合現狀對數字化物流方案進行實時優化，同時確保數字孿生技術在智慧物流園區內的覆蓋面積，無論是園區供貨模塊、物流企業發展模塊還是客戶端模塊，均需要實現數字孿生技術的全面覆蓋。在這期間，園區需要兼顧技術支持的各類軟件、硬件設施，并做好技術引導工作，確保數字孿生技術應用的靈活性，并以技術為導向，解決智慧物流在發展過程中面臨的問題。在具體應用過程中，需以依托數字孿生技術提升物流運輸水平為核心，這就要求園區做好物流運輸各環節的監控與管理工作，依托該技術提升園區各物流運輸車輛的數字化水平，確保物流運輸設備能夠在數字化技術的支持下有序運作。在數字化物流體系的優化過程中，應完善物流信息的智能化、科學化水平，對物流系統的各個信息環節進行數字化處理，這涉及物流運輸設備的相關信息、人員應用信息、貨物信息等。同時，計算機數字化技術的使用，也能實現物體數據的虛擬化，提高物流信息的智能化水平，從而提升物流信息整體的可靠性和準確性[2]。

3 ? ?數字孿生技術在智慧物流園區中的實際應用——以“3D孿生倉”為例

3.1 ? ?3D孿生倉介紹

3D孿生倉是數字孿生技術在智慧園區中應用的常見形式。3D孿生倉建立在數字孿生技術的基礎上，通過構建3D孿生運營平臺的方式打造立體化、多層次及融合各類特色的智慧物流園區。從數字園區供應鏈3D孿生倉運營平臺模式來看，其具備智能化、可視化、場景化及效能化優勢。同時，3D孿生倉還具備由實到虛、由虛到實的雙向能力：由實到虛即實現對現實世界的完整投射，將靜態動態數據接入數字孿生世界進行透視整合；由虛到實則是指通過數字孿生實現對現實世界的快速感知、實時監測、聯動處置和輔助決策。因此，基于數字孿生技術支持的3D孿生倉將更能體現智慧園區的專業品牌運營能力。

智慧園區3D孿生倉發揮的作用主要包括以下幾方面：首先，3D孿生倉能夠提升智慧園區的整體運營水平。3D孿生倉以構建統一運營平臺為基礎，在平臺中具備園區概覽、智慧倉庫、智慧安防、智慧車輛及智慧環境等全要素，基本能夠滿足智慧園區管理運營的全部需求，這種管理運營模式將為智慧園區運營系統化、數字智能化及自動化賦能，有助于提升智慧園區的整體運營水平；其次，3D孿生倉能夠在強化園區整體運營水平的同時提升各部門的精細化管理水準。智慧園區3D孿生倉涵蓋園區內全部建筑物，包括園區內所有的物資庫存、作業設備、生產環境及倉儲人員，并依托數字化技術對這些資源進行全面整合，能夠在提升管控效率的同時滿足園區精細化管理的運營需求[3]。最后，3D孿生倉還能起到提升作業效率的效果，并在園區內實現各類資源的共享。由于數字孿生技術具有可視化等優勢，因此可以通過3D孿生倉指導出入庫、盤點等各項作業活動，達到真正意義上的儲位制精細化管理，并提高作業效率。

3.2 ? ?3D數字孿生物流智慧園運營平臺技術架構與價值

3D數字孿生物流智慧園運營平臺主要由基礎層、運營層、組件層及數據層構成。首先，基礎層主要發揮基礎監控功能，主要涵蓋園區門禁系統、紅外周界系統、叉車管理系統、水位監測系統、溫度濕度監測系統、車輛預約系統、AI視頻系統及其他系統等；其次，數據層的主要作用為智慧園區內各類數據的收集、分析、整理與反饋，該層涉及的數據主要包括設備數據、告警數據、性能數據、貨物數據及叉車數據等；再次，平臺組件層主要包括數據組件、園區模型庫、數字孿生渲染引擎、數據集成及3D設備模型庫等；最后，運營層主要包括園區概覽、智能倉儲、智能安防、智能車輛及智能環境幾大類，每一大類下還涉及眾多子集，如智能倉儲類別下涵蓋儲位管理、訂單管理、庫存管理及作業管控四個方面，而智能安防則包括智能煙霧報警、人工智能警告、消防管理及實時監控等方面[4]。

3.3 ? ?3D數字孿生物流智慧園運營平臺的運營應用

針對物流園區管理范圍廣、各線條相互獨立，無法實現一個系統全局管控、全局可視化展現的痛點，可以通過3D數字孿生平臺將已有的園區數據系統集成，統一進行3D可視化展示。整個孿生倉分為5大模塊：第一個是園區概覽模塊，這里呈現整個園區的整體情況。第二個是智能倉儲模塊，精細刻畫通信運營商行業標準化示范倉的倉儲管理情況。第三個是智能安防模塊，這里集合園區視頻及消防管理的設施設備。第四個是智能車輛模塊，這里可以展現整個園區的進出管理、車輛預約及車位資源管理情況。第五個是智能環境模塊，集中展示園區內的智能水尺、智慧溫濕度等環境設備的情況[5]。

3.3.1 ? ?園區概覽

基于數字孿生，將物流園區成功構造成可視、可查、可管的物流園區運營中心，一圖統管園區運營。運營中心不僅能夠展現園區的全貌，如樓棟資源、儲存物資、消防資源等園區對象的布局，也能總覽園區吞吐量等指標，以及園區榮譽資質、園區安保、車輛等指標情況，并進行3D可視化展示，如有異常，即可迅速反應，大大提升了整個園區的掌控力度。

3.3.2 ? ?智能倉儲

數字孿生平臺集成了儲位信息、任務管理、庫存管理、作業管理數據等，把倉儲中的人、事、物集中整合到同一場景中，可以快速搜索定位貨物，查看儲位占用情況、叉車運行軌跡等，實現了空間與數據的聯動，提升了倉儲管理效率。

在儲位管理子模塊，使用紅色（占用）/綠色（未占用）可以直觀展示儲位資源的占用情況，進而很好地管理儲位資源，提升倉儲資源利用率；同時，也可以對儲位使用頻次、存放物資數量進行排名，為倉儲現場管理工作提供指導。

在庫存管理子模塊，將貨物庫齡直接用顏色進行3D立體可視化呈現，其中紅色代表滯庫物資，黃色代表臨近滯庫物資，綠色代表正常存儲期內的物資。為了更好地管理滯庫物資，制作了呆滯物資排名表，可直觀定位儲位上的呆滯物資，查看歸屬項目、項目負責人等信息，從而觸發滯庫管理預警，加快庫內物資的周轉速度。

在任務管理子模塊，可以實時監控庫內的收發作業情況，通過收發貨超時未處理功能表提醒倉庫作業人員加快處理超時任務，并導航指引作業人員前往待上架儲位、待分揀儲位，以提升收發運營效率[6]。

在作業管理子模塊，應用UWB技術，可以對倉庫內叉車及作業人員進行實時定位，平均精細度可達10～30cm，可以實時查看庫內作業人員的位置、數量并累計工作時長，也可以實時觀測叉車作業軌跡、作業時長。通過作業統計，能夠有效了解設備的使用率和設備使用高峰期。這有利于對作業資源進行項目間的合理調配。

3.3.3 ? ?智能安防

數字孿生平臺集成監控系統、AI智能系統、周界安防系統及消防器材臨期預警，統一顯示監控、電子圍欄、周界，并調用攝像頭的實時視頻，能夠快速識別園區內的危險部位和危險場景，還可以整合分散的視頻監控工具，實現監控工具價值的最大化。系統可以對消防器材進行可視化管理，實現對消防器材的臨期告警并進行精準定位。

平臺憑借3D展示智慧設備和安全設備點的分布情況，可以快速定位告警位置，實現告警聯動功能。根據告警信息定位至設備位置，并調用攝像頭查看實際現場情況，有利于管理人員快速響應緊急事件。

3.3.4 ? ?智能車輛

數字孿生平臺可以通過管理物流園區的車位位置、裝卸車位、車輛吞吐量、車輛預約情況等，保持園區的高效運轉。一是接入微信公眾號后臺車輛預約數據庫，展示當日車輛預約情況，便于倉庫安排每日收發作業。二是安裝智慧到閘設備，根據微信預約后臺數據，自動識別車輛車牌，記錄出入園區的時間，便于統計園區吞吐量。三是對園區裝卸月臺及園區停車位安裝地磁，可以實時回傳車位的空閑或占用狀態，便于園區進行車位的統一調度及管理。

3.3.5 ? ?智能環境

在園區環境方面，通過在電池倉內安裝智能溫濕度設備及智慧水尺等智慧設備，實時監測物流園區的溫濕度、涉水位、水浸狀態等情況，提供聲光告警提示，實現了環境安全的實時監控。

3.4 ? ?3D數字孿生物流智慧園運營平臺的價值

從各地對3D數字孿生物流智慧園運營平臺的應用情況來看，其應用價值主要表現在經濟效益與管理效益兩方面：第一，在經濟效益方面，在平臺數據層與運營層智能倉儲等方面的支持下，智慧園區庫內運用效率能夠提升20%以上，這主要是因為3D孿生技術可以優化產品出庫與入庫的揀選路徑，同時通過云盤點也能提升物資的盤點效率；此外，該平臺對于智慧園區內各類資源設備的利用效率能夠提升15%左右，這是由于在平臺的支持下通過庫齡可視化可以提升庫存周轉水平，相關人員在作業過程中還能實現各類項目資源的共享；最后，在平臺的支持下，智慧物流園區內的安全水平將得到極大的提升，3D數字孿生物流智慧園運營平臺具備智能安防功能，通過消防設備安消聯動及環境、安全告警實時同步等，能夠顯著提升園區安全系數[7]。第二，在管理效益方面，平臺的構建實現了對智慧園區智能化的賦能，管理效益首先表現在3D立體園區當中，通過3D立體園區能夠實現平面園區向3D立體動態形式的轉變。在這種功能的支持下，運營管理人員將會更為便捷地感知園區布局、樓層面積及設備設施，并依托平臺可視化優勢實現物流產品的可知可控；其次，管理效益的提升還表現在快速獲取物流體系當中，管理運營人員能夠更為便捷地掌握庫內儲位和物資信息，并全方位掌握倉庫的貨物存儲狀態，達到監督、管理、維護與調配等各方面的統一；再次，管理效益的提升在人、設備資源智慧管理方面也有所表現，如管理運營人員可以通過統計人員與生產設備的工作時長及訂單情況等，獲得各類資源的應用情況，這將為管理運營人員對波峰波谷的資源調配與利用等提供諸多便利；最后，該平臺下智慧園區安全智慧升級效果也非常顯著，在基礎層溫濕度監測系統的支持下，園區能夠通過智能溫感、水尺設備等展示園區溫濕度、實時水位及歷史水位，這將為環境管理提供有力支撐。

4 ? ?結 ? ?語

綜上所述，本文結合“3D孿生倉”對數字孿生技術在智慧物流園區運營服務中的應用途徑展開分析。現階段，智慧物流園區在與數字孿生技術相互融合的過程中，需要結合園區的實際特征對智慧物流體系進行優化，以更好地滿足智慧物流園區智能化、數字化的管理要求，實現對整體物流運輸程序的精細化管控，并最終依托數字孿生技術，達到提升物流管理效率、提高物流運輸領域整體運營質量的效果。

參考文獻：

[1] 岳華．數字化與數字孿生技術在智慧物流領域的應用[J]．中國儲運，2023（8）：49-50.

[2] 趙葉，林傳文，佘帆，等．基于數字孿生建模技術的電網5G智慧物流園區建設創新性研究[C]//《中國電力企業管理創新

實踐（2021年）》編委會．中國電力企業管理創新實踐（2021年）．北京：新華出版社，2023：138-141.

[3] 史官清，戴俊，杜鑫可．基于頂層設計理念的城市智慧物流平臺系統架構研究[J]．物流科技，2023，46（11）：6-11.

[4] 魯曉，陳星浩，陳哲涵．數字孿生時代的數字物流革命[J]．物流技術與應用，2021，26（9）：128-131.

[5] 黃音，毛莉莎，張小帆，等．基于數字孿生講臺的在線沉浸式教學體系分析與流程設計[J]．遠程教育雜志，2021，

39（1）：51-62.

[6] 吳平，周玥丹，趙瀟雨．5G技術在智慧物流園區的應用與部署[J]．通信與信息技術，2023（3）：59-61.

[7] 郭偉玲．鄉村振興背景下特色農產品的智慧物流發展研究[J]．物流科技，2023，46（9）：65-67.