云端實驗室基礎平臺可視化工具一、項目概況合成生物學是將分子生物學、系統生物學與工程學原理結合，用以設計生物系統和生物工廠。其目標是創造改良的生物學功能，解決目前以及未來的挑戰。合成生物學將改變我們創造能量、制造食物、優化工業加工以及檢測、預防和治愈疾病的方式。借助生物技術，我們可以對微生物進行編程，以制造特殊化學品和化合物，這一過程稱為‘生物制造’。這些進步促使工業界接受生物制造以作為基于石油基的替代品來重塑塑料、燃料、材料和藥品等產品。行業分析表明，在本世紀末之前，生物工程可能占全球制造業產出的1/3以上，價值接近30萬億美元。2022年9月12日，美國總統拜登已經正式簽署了一項行政命令，以啟動一項“國家生物技術和生物制造計劃”。此計劃直指合成生物學及其下游制造，將加速生物技術創新，并在多個行業發展美國的生物經濟，包括健康、農業和能源等，同時以美國國內供應鏈替代來自國外脆弱的供應鏈。該計劃將改善糧食和能源安全，推動農業創新，同時減輕氣候變化的影響，其將通過醫學的進步幫助人們過上更長壽、更健康的生活。本項目是合成生物設計平臺的內容之一，以先進的數字孿生技術為依托，基于可視化、智能化和實時數據更新，結合逼真的3d可視化渲染引擎，實現了合成生物學實驗室場景和相關實驗設備在數字空間的高效映射。本項目目標是對實驗室全場景及各實驗設備進行可視化還原，使用先進的數字孿生技術、建立云實驗室的虛擬數字孿生體，融合實驗室各個系統實驗數據，并進行規劃化整理后，在數字孿生體進行還原，形成的全面、直觀、高效的系統可視化管理平臺工具。該平臺能實現云實驗室整體場景的可視化、實驗流程的可視化、實驗設備數據的可視化、物流運輸流程的可視化等功能。二、技術要求編號技術指標名稱技術指標值1應用范圍和要求云端實驗室基礎平臺可視化工具目標是建設服務于合成生物大設施的合成生物學的云端實驗室基礎平臺可視化工具，采用數字孿生技術，對整個云端實驗室場景進行數字化還原，在虛擬世界呈現云實驗室實時運行狀態，為云實驗室提供直觀便捷的數據呈現。該系統前端采用國際先進的數字孿生開發引擎UE4，保證良好的用戶體驗。接口層提供統一開放的結構，對內部用戶、外部用戶提供內容的結構，方便用戶使用相關數據。同時，該項目要求具備高可用性、高性能、高安全性、易部署和易維護等特點，能夠為用戶提供穩定可靠的服務。2性能指標一、實驗室全場景數字孿生1.1蛋白質和代謝產物分析系統實驗室全場景數字孿生。1.支持三維虛擬交互仿真模式，呈現蛋白質和代謝產物分析系統實驗室全場景數字孿生，各實驗儀器與物理實體保持數據連接，能動態呈現各項運行數據的變化。2.按照1:1的比例建立蛋白質和代謝產物分析系統實驗室場景三維建模。3.按照1:1的比例建立實驗儀器三維建模，要求模型各部件能滿足還原物理實體的運行狀態。4.蛋白質分析實驗室虛擬場景渲染，特效制作，與現有實驗室虛擬場景保持一致。5.場景數字孿生UI功能開發，要求與現有場景UI風格保持一致，界面支持中英雙語動態切換。6.場景交互功能開發，場景支持旋轉、平移、縮放操作。7.實驗室各儀器設備采集，要求能獲取到各儀器設備實時運行狀態數據，并在虛擬端實時呈現。8.平臺需使用UE引擎開發，與現有項目進行融合。1.2高級光學檢測系統實驗室全場景數字孿生。1.支持三維虛擬交互仿真模式，呈現高級光學檢測系統實驗室全場景數字孿生，各實驗儀器與物理實體保持數據連接，能動態呈現各項運行數據的變化。2.按照1:1的比例建立高級光學檢測系統實驗室場景三維建模。3.按照1:1的比例建立實驗儀器三維建模，要求模型各部件能滿足還原物理實體的運行狀態。4.實驗室虛擬場景渲染，特效制作，與現有實驗室虛擬場景保持一致。5.場景數字孿生UI功能開發，要求與現有場景UI風格保持一致，界面支持中英雙語動態切換。6.場景交互功能開發，場景支持旋轉、平移、縮放操作。7.實驗室各儀器設備數據采集，要求能獲取到各儀器設備實時運行狀態數據，并在虛擬端實時呈現。8.平臺需使用UE引擎開發，與現有項目進行融合。1.3云實驗室一樓全場景數字孿生補充。1.底盤細胞放大培養系統實驗室設備建模，包括但不限于發酵罐、立庫等實驗設備，一樓可視化大屏展廳三維建模。2.實驗室各儀器設備數據采集，要求能獲取到各儀器設備實時運行狀態數據，并在虛擬端實時呈現。二、箱式物流可視化平臺1.支持三維虛擬交互仿真模式，動態呈現各樓層物流運輸繁忙狀態，包括物流運輸設備位置的實時變化，物料傳遞的變化。2.按照1:1的比例建立物流設備三維模型，包括但不限于堆垛機、傳送帶、運輸AGV小車、機械臂、功能島AGV小車等。3.物流可視化平臺開發，包括場景渲染、特效制作，各物流設備的運動動畫。4.場景UI功能開發，以數據看板的方式呈現物流系統的生產數據，要求與現有場景UI風格保持一致，界面支持中英雙語動態切換。5.系統能采集各物流設備相關運行數據，并在虛擬平臺進行還原，動態呈現物流繁忙狀態。6.平臺支持動態切換各個樓層的物流運輸場景，場景支持旋轉、平移、縮放操作。7.平臺需使用UE引擎開發，與現有數字孿生可視化項目風格需保持一致。8.平臺需使用UE引擎開發，與現有項目進行融合。三、數字孿生可視化大屏1.數字孿生可視化大屏可呈現1-7樓數字孿生場景，大屏支持觸屏操作，可動態切換樓層，并支持移動端部署。2.大屏UI面板要求與現有場景UI風格保持一致，UI能以數據面板的方式呼出，界面支持中英雙語動態切換。3.可視化大屏支持移動端部署，可在安卓/IOS等移動端設備運行。4.平臺需使用UE引擎開發，與現有項目進行融合。四、功能島數據采集1.系統可視化工具能從SCADA數據中臺、EAM系統采集各功能島數據，并在數字孿生終端動態呈現。2.系統能采集各個功能島的整體運行和生產數據，包括功能島內各個設備運行狀態數據。3.系統能以列表模式一次性呈現所有功能島的運行狀態情況，并可進入單個功能島的詳情頁面，查看詳細數據。4.功能島數據面板UI與現有數字孿生系統UI保持一致，界面支持中英雙語動態切換。五、數字孿生系統優化1.優化一期數字孿生系統數據采集的頻率和精度，提高數據處理的速度和準確性，在現有基礎上打通數字孿生場景和PDM、EAM、SCADA等系統的連接，進一步提高數字孿生場景的實時性、動態可交互性。2.優化現有實驗室數字孿生場景，對場景特效進行統一處理，完善現有虛擬場景的模型、特效、UI面板（數據）、交互等內容。3.完善現有數字孿生可視化系統UI,界面支持中英雙語動態切換。4.優化各實驗室可視化系統的通信和網絡連接，保證數據傳輸的速度和容錯率。5.加強數字孿生系統的安全性和隱私保護，提升數據的安全性和系統的穩定性。六、用戶管理1.用戶管理：支持接入統一用戶平臺，進行系統登錄及用戶管理。2.菜單管理：可以對該系統內的界面菜單、按鈕資源進行配置管理，可靈活設置各個菜單名稱、圖標（可從內置字體圖標庫或上傳外部圖標）。七、其他功能組件1.系統支持動態切換數字孿生模式和虛擬仿真模擬模式。2.新用戶給與操作指引。支持軟件頁面展示在線版操作手冊，方便用戶查閱。3.支持用戶反饋軟件問題。4.展示軟件的版權歸屬，并支持可配置、更改，如“是否展示版權”、“版權歸屬內容”。5.系統banner提示：允許管理角色配置重要的提示信息，用于在頁面向用戶展示，配置內容包括：提示文案、生效時間、失效時間等。6.個人中心：對用戶基本信息進行管理，如用戶名、密碼、郵箱等。八、系統設計通用要求1.

支持常用服務器操作系統，如WindowsServer、Linux等，并支持云資源環境，如AWS、華為云、阿里云、私有云等，同時要求支持64位操作系統。2.

部署需支持負載均衡和集群，以提高系統的可用性和容錯能力。3.

系統非正常停機時間不應超過2小時/月，非正常停機次數不應超過2次/年。如遇災難性宕機，系統恢復時間應不超過2小時。4.系統平臺采用B/S架構，前端采用UE引擎開發，并發布WebGL格式部署于web服務器，后端基于Java語言進行開發后端開發，以提高系統的可維護性和擴展性。5.系統支持發布到移動端運行，并支持安卓/IOS兩種平臺部署模式，并能自適應適配多種分辨率的終端。6.代碼編寫方面，要求對于復雜的業務邏輯有簡明扼要的注釋，以提高代碼可讀性和可維護性。7.數據業務查詢平均響應時間應不超過5秒，業務交互平均響應時間應不超過3秒，業務統計分析平均響應時間應不超過3秒，以提高系統的響應速度和用戶體驗。8.上線后7個自然日之內，要求提供各功能模塊點檢清單，以確保系統的穩定性和可靠性。9.在測試階段，對于業務主流程，要提交自動化測試腳本，以提高測試效率和質量。10.系統需明確提供外部訪問的API，可以編程調用，同時要求API涉及用戶鑒權，URL地址應明確暴露，以提高系統的可擴展性和互操作性。11.支持代碼托管服務，支持多種代碼托管協議和接口，如Git、SVN等九、定制開發1、編制需求調研計劃，進行需求調研，從業務流程、單據使用、報表查詢等等方面展開深入和全面的調研，并搜集用戶的個性化需求。形成《需求調研報告》并經過用戶審核確認；2、支持進行流程分析和流程討論，流程編制和藍圖設計。編制《軟件功能確認表》并經過用戶審核確認；3、總覽可視化界面定制開發；4、實驗室可視化界面定制開發；5、結合設施實際產線，模型信息構建；6、結合設施實際業務流程，構建業務可視化流程信息；7、構建實驗算法信息。3安裝調試培訓服務1.交付時需要完成交付完整源代碼、產品文檔、開發文檔（含數據庫設計文檔）、測試文檔、部署文檔。2.免費進行場地安裝服務。3.至少一次現場免費培訓。4.滿足24小時熱線服務。5.中標后提供系統使用說明書及培訓文檔。4信息安全要求1.