一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法和系统。该方法包括：将产线的生产任务数据及每种类型产品的加工工艺数据，导入生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表中；利用三种表中的数据实现仿真对象资源调用、仿真参数置入、工艺流程关系的建立，得到离散制造产线仿真模型；通过该仿真模型分析生产过程中的关键指标，判断当前生产方案的优劣，并依据现存问题进行调整优化，将得出的优化后的生产方案数据输出到物理生产系统，完成物理生产系统的同步调整。本发明专利技术能够实现生产线虚拟仿真模型快速建模和实时生产工艺数据对接，支持产线虚拟仿真系统的快速建模和仿真参数的快速置入以适应产线柔性化生产。

A fast modeling method and system of production line production process data docking and simulation model in cloud manufacturing mode

【技术实现步骤摘要】
一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法和系统
本专利技术属于软件技术、产线仿真
，具体涉及一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法和系统。
技术介绍
在市场全球化的今天，随着产品的不断更新换代，企业间的竞争越来越激烈，这对制造企业生产过程的TQCSE(时间、质量、成本、服务、环境)五个方面提出了更高的要求。目前很多基于虚拟仿真技术的产线仿真技术和应用软件相继出现，但由于生产线物理制造资源的异类、异构以及固有制造模式的约束，产线仿真系统也只能事后对产线进行调整优化，不能对产线进行在线智能化和精准化调整，因此并没有真正实现产线虚拟仿真系统与物理系统的实时互联互通，造成产线虚拟制造系统与物理系统信息对称不完整、协同调度大、仿真优化置信度不高等问题。基于我国中国工程院李伯虎院士首次提出的云制造模式和对于数字孪生技术、虚实融合技术的研究和探索，从作为制造活动执行基础的生产线层面出发，为适应离散制造业多品种、小批量、混流/柔性生产的模式，通过构建生产线数字孪生系统，进一步完善虚拟与物理的双向真实映射与实时交互，以支持生产线制造物理系统和虚拟系统从接收生产任务、生产计划、生产物料数据至产线孪生虚拟系统，通过仿真优化，再把仿真优化方案调整数据传输给物理产线系统，实现生产线虚实闭环控制优化。物理现实世界将产品的生产工艺数据(如生产节拍、工艺流程、产品质量)传递到产线数字孪生虚拟系统中，实现产线虚拟系统基于物理产线实际生产能力进行对当前生产状况的仿真及运行优化，提高仿真结果的真实性和可参考性，在生产事前发现比如生产进度、生产能力、生产周期等生产问题，为生产管理人员智能决策提供数据支撑。离散制造产线仿真建模工具作为产线数字孪生系统支撑工具主要应用于产品生产阶段，以生产线当前实时状况和生产能力作为输入，实现对生产方案的仿真与优化，并实现仿真优化结果往物理产线的反馈。离散制造产线仿真建模工具面向的用户是企业生产管理人员和产线设计人员，在用户对一条产线进行建模分析时，需要对生产系统进行大量的建模和属性配置工作，当生产产品类型、生产任务等输入改变时，需要重新配置更新仿真数据，不能做到实时的更新和对仿真模型的更改调整。现有的比较成熟的产线仿真软件，如美国Flexsim公司Flexsim，德国Siemens(西门子)的PlantSimulation软件虽然支持对接数据文件、数据库数据，并同时具有全局表工具。但是这类产线仿真软件是基于Windows端的，首先不能支撑云制造模式，其次在对接数据后需要用户自行设计接收数据表结构来接收数据，再有需要用户利用程序或者经过复杂配置实现数据与仿真对象建立关联，最后不支持利用接收到的数据快速生成产线基本模型，需要用户手动从模型库中拖拽资源到仿真场景，手动配置仿真工艺参数和生产系统设备上下游链接关系。
技术实现思路
基于现有方案存在的问题，本专利技术提供一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法和系统，实现生产线虚拟仿真模型快速建模和实时生产工艺数据对接，支持产线虚拟仿真系统的快速建模和仿真参数的快速置入以适应产线柔性化生产。本专利技术采用的技术方案如下：一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法，包括以下步骤：1)将产线的生产任务数据及生产任务中涉及的每种类型产品的加工工艺数据，导入预先建立的以产品类型为维度的加工工艺数据存储表中；所述加工工艺数据存储表包括生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表；2)利用生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表中的数据，实现仿真对象资源调用、仿真参数置入、工艺流程关系的建立，得到离散制造产线仿真模型；3)通过离散制造产线仿真模型分析生产过程中的关键指标，判断当前生产方案的优劣，并依据现存问题进行调整优化，将得出的优化后的生产方案数据输出到物理生产系统，完成物理生产系统的同步调整。进一步地，步骤1)通过对接产线生产执行系统即MES系统获得产线的生产任务数据及生产任务中涉及的每种类型产品的加工工艺数据，步骤2)和步骤3)通过仿真获得执行结果，为上层制定计划和决策提供数据依据，同时也为生产执行过程提供优化数据。进一步地，所述生产任务数据包括要生产的产品类型、每种产品要生产的数量；所述每种类型产品的加工工艺数据包含每种产品的加工流程，包括需要产线的哪些工位参与加工、加工先后顺序，每个工序的加工节拍、每个工序的质量加工合格情况、每个工序设备的生产能力。进一步地，步骤2)包括：2.1)将仿真数据整理为以下数据：设备数据：包括设备ID号、设备名称、设备位置、资源位置信息；仿真数据：包括工序名称、设备类型、加工节拍、加工质量工序可用率；上下游关系数据：包括设备名称、设备ID、输入端口、中间端口、输出端口；2.2)进行仿真对象资源调用：根据整理的设备数据中设备类型和资源位置信息，从仿真模型库中调用和获取仿真模型资源，利用设备位置信息，实现仿真模型在仿真场景中的摆放；2.3)将仿真参数置入仿真对象：根据整理的仿真数据，并根据产品类型，往每个仿真对象即产品工序设备中置入该产品类型的加工工艺信息数据；2.4)建立仿真对象关系：建立仿真对象之间的上下游关系，依据上下游关系数据完成仿真对象之间的链接，从而保证产品在离散制造产线仿真模型中按照产品工艺流程顺序完成加工。进一步地，设置一键快速建模工具，所述一键快速建模工具完成步骤2)的所有操作。进一步地，步骤1)对数据进行JSON格式转化以完成数据的传入，同样步骤3)在数据导出时将JSON数据格式转化为物理生产系统所需的数据格式。一种产线虚拟仿真系统，其包括：数据接入模块，负责将产线的生产任务数据及生产任务中涉及的每种类型产品的加工工艺数据，导入预先建立的以产品类型为维度的加工工艺数据存储表中；所述加工工艺数据存储表包括生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表；仿真系统搭建模块，负责利用生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表中的数据，实现仿真对象资源调用、仿真参数置入、工艺流程关系的建立，得到离散制造产线仿真模型；仿真结果输出模块，负责通过离散制造产线仿真模型分析生产过程中的关键指标，判断当前生产方案的优劣，并依据现存问题进行调整优化，将得出的优化后的生产方案数据输出到物理生产系统，完成物理生产系统的同步调整。进一步地，所述生产任务数据包括要生产的产品类型、每种产品要生产的数量；所述每种类型产品的加工工艺数据包含每种产品的加工流程，包括需要产线的哪些工位参与加工、加工先后顺序，每个工序的加工节拍、每个工序的质量加工合格情况、每个工序设备的生产能力。进一步地，所述仿真系统搭建模块采用以下步骤建立离散制造产线仿真模型：a)将仿真数据整理为以下数据：设备数据：包括设备ID号、设备名称、设备位置、资源位置信息；仿真数据：包括工序名称、设备类型、加工节拍、加工质量工序可用率；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)将产线的生产任务数据及生产任务中涉及的每种类型产品的加工工艺数据，导入预先建立的以产品类型为维度的加工工艺数据存储表中；所述加工工艺数据存储表包括生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表；/n2)利用生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表中的数据，实现仿真对象资源调用、仿真参数置入、工艺流程关系的建立，得到离散制造产线仿真模型；/n3)通过离散制造产线仿真模型分析生产过程中的关键指标，判断当前生产方案的优劣，并依据现存问题进行调整优化，将得出的优化后的生产方案数据输出到物理生产系统，完成物理生产系统的同步调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种云制造模式下的产线生产工艺数据对接和仿真模型快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将产线的生产任务数据及生产任务中涉及的每种类型产品的加工工艺数据，导入预先建立的以产品类型为维度的加工工艺数据存储表中；所述加工工艺数据存储表包括生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表；
2)利用生产任务表、产品加工信息表、设备可用率表中的数据，实现仿真对象资源调用、仿真参数置入、工艺流程关系的建立，得到离散制造产线仿真模型；
3)通过离散制造产线仿真模型分析生产过程中的关键指标，判断当前生产方案的优劣，并依据现存问题进行调整优化，将得出的优化后的生产方案数据输出到物理生产系统，完成物理生产系统的同步调整。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)通过对接产线生产执行系统即MES系统获得产线的生产任务数据及生产任务中涉及的每种类型产品的加工工艺数据，步骤2)和步骤3)通过仿真获得执行结果，为上层制定计划和决策提供数据依据，同时也为生产执行过程提供优化数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生产任务数据包括要生产的产品类型、每种产品要生产的数量；所述每种类型产品的加工工艺数据包含每种产品的加工流程，包括需要产线的哪些工位参与加工、加工先后顺序，每个工序的加工节拍、每个工序的质量加工合格情况、每个工序设备的生产能力。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)包括：
2.1)将仿真数据整理为以下数据：
设备数据：包括设备ID号、设备名称、设备位置、资源位置信息；
仿真数据：包括工序名称、设备类型、加工节拍、加工质量工序可用率；
上下游关系数据：包括设备名称、设备ID、输入端口、中间端口、输出端口；
2.2)进行仿真对象资源调用：根据整理的设备数据中设备类型和资源位置信息，从仿真模型库中调用和获取仿真模型资源，利用设备位置信息，实现仿真模型在仿真场景中的摆放；
2.3)将仿真参数置入仿真对象：根据整理的仿真数据，并根据产品类型，往每个仿真对象即产品工序设备中置入该产品类型的加工工艺信息数据；
2.4)建立仿真对象关系：建立仿真对象之间的上下游关系，依据上下游关系数据完成仿真对象之间的链接，从而保证产品在离散制造产线仿真模型中按照产品工艺流程顺序完成加工。


5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，设置一键快速建模工具，所述一键快速建模工具完成步骤2)的所有操作。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)对数据进行JSON格式转化以完成数据的传入，同样步骤3)在数据导出时将JSON数据格式转化为物...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴旭东，高方方，宿春慧，张贺，周文驰，
申请(专利权)人：北京航天智造科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11