一种基于数字孪生的智能工厂MES系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的智能工厂MES系统，包括有物理车间，所述物理车间是现场客观存在的实体集合；所述物理车间连接有孪生车间和管理系统，用于完成管理系统下达的生产加工任务，且用于按照孪生车间虚拟仿真优化之后进行生产活动；所述物理车间连接有孪生数据，用于对实时的数据采集和监管，所述孪生数据连接有看板系统，用于车间信息的展示，本发明专利技术涉及企业管理系统技术领域。本发明专利技术，解决传统制造执行系统缺少自主决策和仿真优化机制，既不能以模型为载体形成工业大数据，又不能有效支撑生产过程仿真分析，生产决策还主要由人来做的问题。来做的问题。来做的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的智能工厂MES系统


[0001]本专利技术涉及企业管理系统
，特别是涉及一种基于数字孪生的智能工厂MES系统。

技术介绍

[0002]传统制造执行系统的架构为层级结构，从下到上分别由设备层、控制层、数据层以及应用层组成，如图3。制造执行系统根据生产计划让下层的设备层进行生产工作，控制层反馈生产线状态、生产进度、作业执行状态给数据层，应用层依据系统反馈的实时数据，对整个生产过程进行监控，并调度整个生产活动。
[0003]传统的制造执行系统主要是实现管理的信息化和生产的自动化，但是缺少制造车间的虚拟仿真和三维可视化功能。传统的制造执行系统还有所欠缺，存在一系列不可忽视的问题。
[0004]缺少车间信息模型，无法进行仿真分析，导致实际的生产信息无法通过信息交流层及时反馈给车间生产线仿真系统，生产过程可视化程度不高；在传统信息化体系架构下缺少自主决策和仿真优化机制，既不能以模型为载体形成工业大数据，又不能有效支撑生产过程仿真分析，生产决策还主要由人来做，而智能工厂要求能够在制造过程中进行智能活动，尽可能地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动，把生产自动化变得更加柔性化，智能化和高度的集成化；制造执行系统和车间控制系统耦合度高，不具备柔性生产管控能力，不易于新一代信息技术的融入，所以我们提出了一种基于数字孪生的智能工厂MES系统。

技术实现思路

[0005]为了解决传统制造执行系统缺少自主决策和仿真优化机制，既不能以模型为载体形成工业大数据，又不能有效支撑生产过程仿真分析，生产决策还主要由人来做的问题，本专利技术的目的是提供一种基于数字孪生的智能工厂MES系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于数字孪生的智能工厂MES系统，包括有物理车间，所述物理车间是现场客观存在的实体集合；所述物理车间连接有孪生车间和管理系统，用于完成管理系统下达的生产加工任务，且用于按照孪生车间虚拟仿真优化之后进行生产活动；所述物理车间连接有孪生数据，用于对实时的数据采集和监管，所述孪生数据连接有看板系统，用于车间信息的展示。
[0007]优选的，所述孪生车间通过三维建模技术、模型渲染技术对物理车间静态参数与设备动态逻辑的描述；
[0008]在生产之前，孪生车间对车间生产计划和生产活动进行虚拟制造并迭代仿真优化，模拟整个生产加工过程，将虚拟生产的仿真分析结果反馈到孪生数据系统中；
[0009]在生产环节中，物理车间将设备状态数据、生产调度数据、物料消耗数据等实时数据反馈给孪生车间，孪生车间依据收到的物理车间数据持续地完善自己的孪生模型和仿真分析能力，同时对物理车间进行实时的调控、监控以及预测。
[0010]优选的，所述管理系统用于接收由孪生数据上传的各类数据并利用这些数据为工厂提供数字化服务，提供用户个性化下单定制生产，对生产设备、生产计划、生产活动、生产工艺流程、生产要素等的管理控制和优化服务。
[0011]优选的，所述孪生数据包含物理车间数据、孪生车间数据、看板系统数据和管理系统数据，以及四者交互融合后的衍生数据；
[0012]物理车间数据用于描述构成物理车间的设备类型、灯光、排列布局等物理属性数据以及能够反映物理车间运行状态、突发扰动的动态过程数据，物理属性数据主要由设备厂方提供或实地测量，动态过程数据则通过传感器、设备接口、车间控制器、物联网技术等进行采集；
[0013]孪生车间数据包括与孪生车间运行的数据和运行所需的数据，能够表示物理车间的模型相关数据以及开展的虚拟仿真和评估数据；
[0014]管理系统数据包括企业管理数据、网页订单数据、数据库操作与人机交互数据；
[0015]看板系统数据包括物理车间以及孪生车间实时状态以及管理系统数据；
[0016]衍生数据包括仿真优化决策数据、决策规则、行业标准、历史数据、协议服务、常用算法、常用模型库、常用数据接口。
[0017]优选的，所述看板系统包括三维虚拟场景以及二维状态看板；
[0018]三维虚拟场景能够从物流、设备、产品三个方面对车间制造过程实现可视化管控，对生产状况实现快速响应；
[0019]二维状态看板利用数据报表、二维图表详细展示各类生产资源信息。
[0020]与现有技术相比，本专利技术实现的有益效果：
[0021]本专利技术，孪生数据作为整个制造执行系统的中枢，以此收集全面的制造数据和仿真数据从而工业大数据，并持续的完善孪生车间的设备孪生模型，从而为优化决策支持提供基础；
[0022]本专利技术，借助数字孪生的工业数据分析、虚拟制造和生产仿真分析功能，实现了车间的智能化管控；
[0023]本专利技术，孪生数据为系统数据提供了集成与共享平台，消除了信息孤岛，而且可以不断更新和扩充自身的数据，形成了企业统一的数据源，更加符合未来多变的智能工厂的管控需求；
[0024]本专利技术，采用虚拟模型构建方法建立孪生车间，采用物理车间控制器数据驱动实现孪生模型的实时动作，模型驱动实现孪生生产线的实时映射，从而准确地描述车间动态行为，管理系统和看板系统读取孪生数据实现对系统的管控，最终在实际项目上应用实现数字孪生的MES系统。
附图说明
[0025]以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本专利技术：
[0026]图1为基于数字孪生的智能工厂MES系统的示意图；
[0027]图2为数字孪生的MES系统开发流程示意图；
[0028]图3为传统制造执行系统的示意图。
具体实施方式
[0029]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0030]请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0031]实施例1，基于数字孪生的智能工厂MES系统，包括有物理车间，物理车间是现场客观存在的实体集合；物理车间连接有孪生车间和管理系统，用于完成管理系统下达的生产加工任务，且用于按照孪生车间虚拟仿真优化之后进行生产活动；物理车间连接有孪生数据，用于对实时的数据采集和监管，孪生数据连接有看板系统，用于车间信息的展示。
[0032]实施例2，结合传统制造执行系统的模型的基础和实际需求，加入了孪生车间和孪生数据，提出基于数字孪生的智能工厂MES系统模型框架，孪生数据作为整个制造执行系统的中枢，以此收集全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的智能工厂MES系统，包括有物理车间，其特征在于：所述物理车间是现场客观存在的实体集合；所述物理车间连接有孪生车间和管理系统，用于完成管理系统下达的生产加工任务，且用于按照孪生车间虚拟仿真优化之后进行生产活动；所述物理车间连接有孪生数据，用于对实时的数据采集和监管，所述孪生数据连接有看板系统，用于车间信息的展示。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智能工厂MES系统，其特征在于：所述孪生车间通过三维建模技术、模型渲染技术对物理车间静态参数与设备动态逻辑的描述；在生产之前，孪生车间对车间生产计划和生产活动进行虚拟制造并迭代仿真优化，模拟整个生产加工过程，将虚拟生产的仿真分析结果反馈到孪生数据系统中；在生产环节中，物理车间将设备状态数据、生产调度数据、物料消耗数据等实时数据反馈给孪生车间，孪生车间依据收到的物理车间数据持续地完善自己的孪生模型和仿真分析能力，同时对物理车间进行实时的调控、监控以及预测。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智能工厂MES系统，其特征在于：所述管理系统用于接收由孪生数据上传的各类数据并利用这些数据为工厂提供数字化服务，提供用户个性化下单定制生产，对生产设备、生产计划、生产活动、生产工艺流程、生产要素等的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓光，孙晓云，郝旭耀，储梓强，汪龙，刘宇，赵玉婷，洪瑶，余华芝，陈镇，沈东东，王秋生，叶炯，王奇凯，
申请(专利权)人：安徽佐标智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：