基于数字孪生的生产线设计与优化方法技术

本发明专利技术涉及基于数字孪生的生产线设计与优化方法，包括如下步骤：对产品进行数字化工艺设计、生产线的整体规划、生产线的数字孪生模型构建与集成融合、虚拟生产线的仿真验证、物理生产线的构建实施、生产线的虚实映射与优化。本发明专利技术按照要素、行为、规则三个层面构建数字孪生模型，具备生产线的评估、演化、推理能力；建立虚拟生产线模型，实现虚拟生产线的虚拟调试与仿真运行，不需要先构建生产线，避免设计风险，节省调试时间；建立虚拟生产线与物理生产线的虚实映射关系与交互机制，对虚拟生产线的运行数据统计分析，实现了对物理生产线的优化与管控。

Production line design and optimization method based on digital twin

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的生产线设计与优化方法
本专利技术属于工业自动化领域，具体地说是一种基于数字孪生的生产线设计与优化方法。
技术介绍
随着新一轮工业革命的发展，工业转型的呼声日渐高涨。面对信息技术和工业技术的革新浪潮，德国人提出了工业4.0战略，美国人出台了先进制造业回流计划，中国加紧推进两化深度融合。这些战略的核心都是利用新兴信息化技术来提升工业的智能化应用水平。智能化生产线是在传统生产线基础上通过网络及软件管理系统把数控自动化设备(含生产设备，检测设备，运维设备，机器人等所有设备)实现互联互通，达到感知状态(客户需求，生产状况，人员，设备，生产工艺，环境安全等信息)，实时数据分析，从而实现自动决策和精确执行命令的自组织生产，进而提升企业竞争力。企业加强智能制造方面的相关投入，规划实施智能化生产线，甚至推动智能车间和智能工厂的建设。但是，生产线是由机床、机器人、工装夹具、检测设备等机械、电气、液压、嵌入式控制器多领域间部件进行功能耦合而成的典型机电一体化复杂系统。当前设计与制造模式属于物理实验方法，在实际生产线上进行设备与工艺验证、生产线验本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)对产品进行数字化工艺设计；/n2)根据产品的工艺设计对物理生产线进行整体规划；/n3)根据物理生产线的整体规划构建物理生产线的数字孪生模型，并对该模型进行集成与融合，生成虚拟生产线；/n4)对虚拟生产线进行仿真验证；/n5)根据仿真结果，若满足设计要求，则开始步骤6)，若整体规划不满足设计要求，返回步骤2)，若构建的数字孪生模型不满足设计要求，返回步骤3)；/n6)根据验证后的虚拟生产线构建物理生产线；/n7)建立物理生产线与虚拟生产线的双向映射关系，实现虚拟生产线对物理生产线的管控。/n

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对产品进行数字化工艺设计；
2)根据产品的工艺设计对物理生产线进行整体规划；
3)根据物理生产线的整体规划构建物理生产线的数字孪生模型，并对该模型进行集成与融合，生成虚拟生产线；
4)对虚拟生产线进行仿真验证；
5)根据仿真结果，若满足设计要求，则开始步骤6)，若整体规划不满足设计要求，返回步骤2)，若构建的数字孪生模型不满足设计要求，返回步骤3)；
6)根据验证后的虚拟生产线构建物理生产线；
7)建立物理生产线与虚拟生产线的双向映射关系，实现虚拟生产线对物理生产线的管控。


2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，步骤1)具体为：通过Teamcenter创建工艺结构、进行工艺路线设计，并在UGNX中完成工艺设计，创建产品的三维模型，并进行三维标注。


3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，步骤2)具体为：根据由Teamcenter和UGNX制定的工艺，结合场地特点、产品特点，确定设备选型与数量，确定各工序的工作内容，制定生产流程与设备流转顺序；规划生产线的整体排布，确定运动形式与运动路径。


4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产线设计与优化方法，其特征在于，所述构建物理生产线的数字孪生模型按照要素、行为、规则三个层面划分为物理生产线的要素层建模、物理生产线的行为层建模、物理生产线的规则层建模。


5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜劲松，王伟，杨冬梅，杨滨涛，李想，王晓龙，杨旭，郭锐，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21