基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统技术方案

本发明专利技术公开了基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统,该系统包括工厂外围管理模块、工厂核心管理模块、算法图像处理模块，工厂外围管理模块通过对进出工厂的所有移动信息进行在线实时的收集、统计、计算、分析，以表格、折线图、柱状图、饼图的方式展现出过去和当前工厂的数据变化，工厂核心管理模块建立精细到零件级的设备数据管理档案，算法图像处理模块建立整个工厂的3D模型，同时将工厂外围管理模块和工厂核心管理模块的数据进行实时导入，以3D的形式对工厂进行可视化管理，本发明专利技术依据数字孪生技术对现有工厂管理系统进行升级，在工厂管理、设备预测性维护、生产智能管控、智能工厂等方面均有较好的应用前景。方面均有较好的应用前景。方面均有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统


[0001]专利技术涉及工厂管理的领域,尤其涉及基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统。

技术介绍

[0002]近年来，中国的制造业快速发展，很多企业的规模日益扩大，现代化的工厂企业包含了人员接待处、会议室、行政办公楼、研发基地、生产车间、仓储物流园区、员工餐厅、后勤中心、停车场等多个场所的综合区域，从管理上来看，涉及到人员、车辆、物资、场所、业务流动等，单纯依靠人工进行管控，工厂企业无疑成为了一座座信息孤岛，没有统一的信息流向。对于管理者来说，无法实现对全辖区内所有物资、车辆、人员、资源的综合管理和分析，实时了解掌控全区范围内的资源运行情况。因此通过科学的手段，帮助企业管理及决策人员实现人员出入信息化、车辆出入信息化、厂区管理过程化、员工管理信息化、员工生活信息化及经营决策一体化、情景化的管理模式，已成为企业建设的必然趋势。
[0003]随着信息技术的快速发展与普及，工业互联网、大数据、信息物理系统、数字孪生、数字主线等技术不断出现并快速融入工业生产中。数字孪生虽然在一些领域有一定的运用，但很多相关研究还只是停留在理论层面，实际运用很少。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足,本专利技术提供基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，该系统包括工厂外围管理模块、工厂核心管理模块、算法图像处理模块；
[0006]所述工厂外围管理模块通过对进出工厂的所有移动信息进行在线实时的收集、统计、计算、分析，以表格、折线图、柱状图、饼图的方式展现出过去和当前工厂的数据变化，给工厂管理者和决策者提供生产管理的依据；
[0007]所述工厂核心管理模块建立精细到零件级的设备数据管理档案，对设备、零件从进入工厂到正常运行再到报废建立时间周期，以此为依据建立一整套完善的设备数据在线统计和管理体系，同时将设备数据以表格、折线图、柱状图、饼图的方式进行展现；
[0008]所述算法图像处理模块建立整个工厂的3D模型，同时将工厂外围管理模块和工厂核心管理模块的数据进行实时导入，以3D的形式展现工厂所有移动信息的状态，对工厂进行可视化管理。
[0009]进一步地，所述进出工厂的人员分为工厂现有员工以及访客；所有进出工厂的员工按照级别利用一卡通进行通道分流，出入视频监控，当员工出现异常通行时发生报警及联动，当员工中有特殊人群时进行无障碍读卡；所以进出工厂的访客提前在进出办理中心进行网上系统预约，待进出办理中心同意并出具临时出入证后，访客在进入工厂时进行二代身份证和人脸识别后进行放行，对无通行证人员通过摄像头进行抓拍并发生报警及联动。
[0010]进一步地，所述进出工厂的车辆分为员工固定车辆、工厂通勤车辆和外来车辆；所有员工固定车辆利用红外和摄像头5米距离车辆识读和车牌识别，当判定为员工固定车辆时实行无障碍通行；对所有工厂通勤车辆进行排班，工厂通勤车辆发车时自动考勤和定位，同时将考情和定位数据进行无线上传；所有外来车辆提前在进出办理中心进行网上系统预约，待进出办理中心同意并出具临时出入证后，外来车辆在进入工厂时进行驾驶员二代身份证和车牌号识别，同时由安保人员查检查车辆上的物资及询问移动路径后，由安保人员手工开闸进入工厂，进入工厂区域后巡逻人员随时核查车辆以及人员身份。
[0011]进一步地，所述进出工厂的物资设备与工厂物资管理后台进行实时对接，将运送物资设备的授权车辆与运送的物资设备进行关联，授权车辆进出工厂时系统通知工厂物资管理人员对物资进行清点并查验，查验通过后系统通知安保人员进行手动开闸放行，且所有进出工厂的物资设备与工厂物资管理人员和手动开闸放行的安保人员进行信息记录以及信息绑定。
[0012]进一步地，所述工厂核心管理模块建立每个设备和设备组成零件的3D模型，从整体到部分模拟设备的组成结构，并且3D模型具有动画装配的显示过程，该模块依据输入设备和零件的型号对其生命周期进行统计，对接近使用寿命的设备和零件自动报警，并在3D模型自动将报警部位变成红色，同时报警信息发送设备管理人员，设备管理人员及时对设备和零件进行检修和更换。
[0013]进一步地，所述工厂核心管理模块建立设备和零件从进厂、安装、试运行、正常运行、检修、更换、报废全周期的数据管理档案，自动生成设备和零件的预防性检修、小修、中修、大修、更换的意见文档，为设备管理部门和生产部门根据设备和零件的情况提前做好设备维修方案和生产安排提供数据支持。
[0014]进一步地，所述算法图像处理模块，使用者看到的是整个工厂的3D画面、生产过程、以及设备运行状态，画面真实反映整个工厂生产现场的实际状态，VR管理模块硬件结构由中央处理器、显示屏、数据存储器、微处理单元、主机板组成，系统的数据存储器分为子存储器和主存储器，是信息资源的存储和交换场所，包括零件的3D模型、工厂的3D画面，主存储器将按照数据格式的不同进行归类处理，并将相同的数据资源存储在同一个子存储器中。
[0015]进一步地，将存储的工厂数据设置成坐标轴上分布的点，每个资源在三维模型中用坐标点表示，利用VR技术调整每个资源坐标，进行多方向性变换，其变换公式为：
[0016]x1＝(x
‑
w)cosθ
[0017]y1＝(y
‑
t)sinθ
[0018]式中，x1和y1表示图像内容旋转过后的坐标值，x和y表示图像内容的原坐标，w表示中心位置的横坐标，t表示中心位置的纵坐标。
[0019]进一步地，所述图像内容进行去噪处理，加强图像的纹路，灰度转换式即
[0020][0021][0022]其中，D
a
为灰度转换的集合，D0，D1，...，D
b
‑1为灰度转换边界内的各像素点结果，D
j
为任意灰度转换结果，J
y
为视觉VR重构中图像灰度序列，其中y为获得目标个体边缘区域特
征分布情况，b是目标区域邻近区域灰度数量，H是转换步长，构建去噪函数为：
[0023]y(t+1)＝M
j
(t)
y
+e
j
(t)，j＝1，2，...，n
[0024]w(t)＝Q
i
(t)
y
(t)+f
j
(t)，j＝1，2，...，n
[0025]式中，e
j
(t)与f
j
(t)是目标个体边缘区域的像素噪声，M
j
(t)与Q
i
(t)属于均值是0、y(t+1)是噪声函数，w(t)去噪结果，i，j表示像素点数量，n是像素点总数量，获得去噪输出，即
[0026]J
G
＝J(A
M
；B
M
|q
M
)
[0027]式中，J
G
表示去除噪声结果的输出，q
M
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统，其特征在于,该系统包括工厂外围管理模块、工厂核心管理模块、算法图像处理模块；所述工厂外围管理模块通过对进出工厂的所有移动信息进行在线实时的收集、统计、计算、分析，以表格、折线图、柱状图、饼图的方式展现出过去和当前工厂的数据变化，给工厂管理者和决策者提供生产管理的依据；所述工厂核心管理模块建立零件级的设备数据管理档案，对设备、零件从进入工厂到正常运行再到报废建立时间周期，同时将设备数据以表格、折线图、柱状图、饼图的方式进行展现；所述算法图像处理模块建立整个工厂的3D模型，同时将工厂外围管理模块和工厂核心管理模块的数据进行实时导入，以3D的形式展现工厂所有移动信息的状态，对工厂进行可视化管理。2.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统，其特征在于，所述所有移动信息包括人员，进出工厂的人员分为工厂现有员工以及访客；所有进出工厂的员工按照级别利用一卡通进行通道分流，出入视频监控，当员工出现异常通行时发生报警及联动，当员工中有特殊人群时进行无障碍读卡；所以进出工厂的访客提前在进出办理中心进行网上系统预约，待进出办理中心同意并出具临时出入证后，访客在进入工厂时进行二代身份证和人脸识别后进行放行，对无通行证人员通过摄像头进行抓拍并发生报警及联动。3.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统，其特征在于，所述所有移动信息包括车辆，进出工厂的车辆分为员工固定车辆、工厂通勤车辆和外来车辆；所有员工固定车辆利用红外和摄像头5米距离车辆识读和车牌识别，当判定为员工固定车辆时实行无障碍通行；对所有工厂通勤车辆进行排班，工厂通勤车辆发车时自动考勤和定位，同时将考情和定位数据进行无线上传；所有外来车辆提前在进出办理中心进行网上系统预约，待进出办理中心同意并出具临时出入证后，外来车辆在进入工厂时进行驾驶员二代身份证和车牌号识别，同时由安保人员检查车辆上的物资及询问移动路径后，由安保人员手工开闸进入工厂，进入工厂区域后巡逻人员随时核查车辆以及人员身份。4.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统，其特征在于，所述所有移动信息包括物资设备，进出工厂的物资设备与工厂物资管理后台进行实时对接，将运送物资设备的授权车辆与运送的物资设备进行关联，授权车辆进出工厂时系统通知工厂物资管理人员对物资进行清点并查验，查验通过后系统通知安保人员进行手动开闸放行，且所有进出工厂的物资设备与工厂物资管理人员和手动开闸放行的安保人员进行信息记录以及信息绑定。5.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统，其特征在于，所述工厂核心管理模块建立每个设备和设备组成零件的3D模型，从整体到部分模拟设备的组成结构，并且3D模型具有动画装配的显示过程，该模块依据输入设备和零件的型号对其生命周期进行统计，对接近使用寿命的设备和零件自动报警，并在3D模型自动将报警部位变成红色，同时报警信息发送设备管理人员，设备管理人员及时对设备和零件进行检修和更换。6.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂管理系统，其特征在于，所述工厂核心管理模块建立设备和零件从进厂、安装、试运行、正常运行、检修、更换、报废全周期的数据管理档案，自动生成设备和零件的预防性检修、小修、中修、大修、更换的意见文档，为
设备管理部门和生产部门根据设备和零件的情况提前做好设备维修方案和生...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡增，江大白，贾玮民，
申请(专利权)人：中用科技有限公司，
类型：发明
国别省市：