一种多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置，包括构成多个回路的产线边缘侧数字孪生系统的虚拟空间和物理空间、决策支持工具、数字化工具、在线动态场景数据库；所述的虚拟空间包括基于Wasserstein生成对抗网络的Conditional WGAN动态场景发生方法、场景发生器、仿真模型；所述的物理空间包括物理系统；所述的回路包括：数字孪生仿真决策回路、场景仿真回路、动态场景发生回路。该耦合装置可以作为一项服务嵌入至智能工厂边缘侧智能算法系统用于数字孪生生产场景的耦合生成，亦可为其他实验与研究提供可靠的原始数据及训练样本，进行针对性研究。

【技术实现步骤摘要】
一种多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置
本专利技术涉及智能工厂产线边缘侧数字孪生领域，尤其涉及一种多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置。
技术介绍
在工业4.0和智能工厂的大背景下，生产企业希望通过利用数字孪生技术来模拟并分析工业生产过程中的数据并实现故障预警和工艺参数的优化。随着重大工程自动化控制系统技术装备体系以及通信标准体系的逐步完善，现代数字化工厂能够在生产过程中通过数据采集与监视控制系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA)、人机接口(HumanMachineInterface，HMI)等记录海量的生产数据。任何数据的采集和传输都是昂贵的，尽管信息电子技术的发展催生了一大批智能化、高精度的微型传感器的出现，物联网技术、工业互联网技术以及边缘侧计算的发展增加了数据传递的规模降低了数据传输的成本，但在有限时间和有限资源下的数据采集仍旧是困扰工业界的巨大难题。在实际生产数据采集过程中，需要根据不同类型的数据来对生产过程中出现的状况进行分析，并通过仿真来验证优化后场景本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置，其特征在于，包括构成多个回路的产线边缘侧数字孪生系统的虚拟空间和物理空间、决策支持工具、数字化工具、在线动态场景数据库；所述的虚拟空间包括基于Wasserstein生成对抗网络的Conditional WGAN动态场景发生方法、场景发生器、仿真模型；所述的物理空间包括物理系统；/n所述的回路包括：/n数字孪生仿真决策回路，连接产线边缘侧数字孪生系统的虚拟空间和物理空间，使其形成互相耦合映射关系；/n场景仿真回路，收集物理空间的实际生产数据或虚拟空间的仿真数据，通过场景发生器，辅助用户进行仿真场景的配置，快速生成物理生产场景的仿真样本；/n动态场...

【技术特征摘要】
1.一种多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置，其特征在于，包括构成多个回路的产线边缘侧数字孪生系统的虚拟空间和物理空间、决策支持工具、数字化工具、在线动态场景数据库；所述的虚拟空间包括基于Wasserstein生成对抗网络的ConditionalWGAN动态场景发生方法、场景发生器、仿真模型；所述的物理空间包括物理系统；
所述的回路包括：
数字孪生仿真决策回路，连接产线边缘侧数字孪生系统的虚拟空间和物理空间，使其形成互相耦合映射关系；
场景仿真回路，收集物理空间的实际生产数据或虚拟空间的仿真数据，通过场景发生器，辅助用户进行仿真场景的配置，快速生成物理生产场景的仿真样本；
动态场景发生回路，采用动态场景发生方法对场景数据库中场景数据进行学习，为场景发生器提供符合历史场景样本统计规律的动态虚拟场景，扩充在线动态场景数据库。


2.根据权利要求1所述的多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置，其特征在于，根据仿真模型的仿真结果形成调度方案；决策支持工具根据调度方案构建生产指令并发布到物理系统；物理系统根据生产指令进行生产，将产生的生产数据采集到在线动态场景数据库中；将在线动态场景数据库中的生产数据发生给仿真模块进行仿真，构成数字孪生仿真决策回路。


3.根据权利要求1所述的多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置，其特征在于，所述的数字孪生仿真决策回路中包括故障监测模块、生产统计模块、再调度模块、指令下达模块、计划调度优化模块以及在线动态场景数据库；
故障监测模块从PCS层接口接受实际生产执行数据和状态数据，监测生产是否偏离预期以通过再调度模块调整生产并下达再调度指令；生产统计模块对生产结果以及生产效率进行记录，通过计划调度优化模块调整调度方案；指令下达模块根据再调度指令和调整后的调度方案下达生产指令；同时，故障监测模块和生产统计模块将监测统计结果上传至在先动态场景数据库中。


4.根据权利要求1所述的多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置，其特征在于，场景发生器根据在线动态场景数据库中的参数配置建立场景模型，仿真模型根据场景模型进行排产计算，获得调度方案；调度方案回传至在线动态场景数据库中，构成场景仿真回路。


5.根据权利要求4所述的多回路智能工厂边缘侧数字孪生场景耦合装置，其特征在于，所述的场景模型以调度周期为时间单位；所述的场景模型为：



其中，wvu，n为二元变量，表示生产单元u在事件点n是否进行了生产；bu，n表示事件点n开始到结束的时间范围内装置u的物料总承接量；sts，n表示物料s在事件点n的结束时的库存；Tsu，n，Tfu，n分别表示事件点n时单元u中生产任务的开始时间和结束时间；表示产物s在调度周期t结束时的库存；optt表示优化目标，即整体生产成本；表示物料s在调度周期t的初始库存；rhopu，s表示物料s在单元u产物中的物料占比；rhocu，s表示物料s在单元u原料中的物料占比；表示产物s在调度周期t的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金炫智，应天裕，冯毅萍，潘戈，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33