一种船舶分段车间物料管理的数字孪生方法技术

本发明专利技术公开了一种船舶分段车间物料管理数字孪生方法，通过对分段车间物料、中间件相关信息的实时感知监控，在信息世界精准映射生成与物理层同步的孪生系统，包括物料出入库，以及物料在分段车间内的形态、位置的变化的数据采集、保存及统计、物料回溯与前索；数据采集根据物料/中间件携带的RFID标签及布置指定位置的RFID读写器自动获取物料/中间件的属性和位置数据；采集数据根据物料管理孪生的要求设定格式并保存至构建的数据库，根据物料/中间件的历史数据，通过回溯与前索算法，在物料/中间件经过焊接、切割后回溯、前索其相关信息数据。本发明专利技术实现了物料、中间件状态、行为的合理规划、实时跟踪、集成管控，提高过程管理能力。提高过程管理能力。提高过程管理能力。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶分段车间物料管理的数字孪生方法


[0001]本专利技术属于智慧工厂数字孪生技术，具体涉及一种船舶分段车间物料管理的数字孪生方法。

技术介绍

[0002]随着新一代信息通信技术的快速发展，全球主要工业强国，纷纷提出各自的智能制造战略规划。船舶工业作为我国基础工业，船舶制造是典型的离散型生产，工艺流程复杂、单件小批量、中间产品种类非标件数量多、物理尺寸差异大、作业环境相对恶劣，对数字孪生和大数据应用提出了特殊要求。全要素、全流程、全业务、全服务融合集成的数字孪生技术可显著提高船舶和海工装备的快速研制与批产能力，促进数字经济与实体经济融合，贯通大量的工业生产信息孤岛并释放数据价值，统筹协调产业链生产系统内外部变化，实现生产资源的优化配置，加速企业“智改数转”工程。目前，针对船舶分段车间的数字孪生大多集中孪生系统框架、监控、仿真等方面，如分段车间物流、料场监控管理等。
[0003]由于加工生产的需要，生产过程中会产生新的物料/中间件，如多个物料/中间件组装焊接后形成新的物料/中间件，或者物料/中间件经过切割成多个新的物料/中间件，不仅要记录这些新的物料/中间件的实时位置，还要记录它们的来源，以用于物料/中间件的溯源。物料/中间件在分段车间内的演化情况如图2所示，图2A表示物料/中间件只在分段车间内有位置的变化，没有焊接和切割；图2B表示物料/中间件在分段车间内不仅有位置的变化，还有焊接作业，即多个物料/中间件组合成一个新的物料/中间件；图2C表示物料/中间件在分段车间内不仅有位置的变化，还有切割，即一个物料/中间件经切割形成多个新物料/中间件；图2D表示物料、中间件在分段车间内不仅有位置的变化，还有焊接和切割。目前，针对船舶分段车间的数字孪生专利大多集中孪生系统框架、监控、仿真等方面，如车间物流、料场监控管理等，并无根据船舶分段车间物料生产加工特点进行管理孪生和数据应用，物料数据质量差、物料回溯、前索功能不足，难以满足物料的全生命周期内的回溯、前索。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种船舶分段车间物料管理数字孪生方法，实现对物料/中间件回溯、前索，解决目前物料数据质量差、物料回溯、前索功能不足的问题。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种船舶分段车间物料管理的数字孪生方法，针对船舶分段车间这种单件小批量、中间产品种类非标件数量多的智慧孪生系统，通过对分段车间物料、中间件相关信息的实时感知监控，在信息世界精准映射生成与物理层同步的孪生系统，包括物料出入库，以及物料在分段车间内的形态、位置的变化的数据采集、保存及统计、物料回溯与前索；所述数据采集根据物料/中间件携带的RFID标签及布置指定位置的RFID读写器自动获取物料/中间件的属性和位置数据；所述采集数据根据物料管理孪生的要求设定格式并保存至构建的
数据库，根据物料/中间件的历史数据，通过回溯与前索算法，在物料/中间件经过焊接、切割后回溯、前索其相关信息数据。
[0007]进一步地，所述采集数据包括物料/中间件实时位置数据和托盘实时位置数据。
[0008]进一步地，所述数据库存储基础数据和实时采集数据；所述基础数据包括操作员属性数据、物料/中间件属性数据、托盘属性数据、工位/堆位属性数据。
[0009]进一步地，所述数据库包括员工表、物料属性表、物料位置表、托盘属性表、物料实时记录表和托盘实时记录表。
[0010]进一步地，所述数据库表中每个员工、物料/中间件、托盘和工位/堆位都有一个唯一的ID。
[0011]进一步地，所述员工表包括操作人员工号、姓名、手机号、登陆密码和角色数据；其中员工身份根据职能不同分成“charger”和“enployee”；物料属性表包括物料编号、名称、规格、尺寸、执行标准和备注说明数据，物料编号作为唯一识别码用于区分物料；物料位置表保存车间内物料存放地点和工位，包括编号、名称、逻辑位置名称、具体坐标以及备注说明；托盘属性表用来保持托盘属性，包括托盘编号、名称、类型、规格、承重、自重以及托盘状态；物料实时记录表记录物料车间内位置变化的数据库表，涉及到出入库、内部流转和切割、组合操作，具体包括物料编号、物料所在工堆位/托盘编号、存放位置类型、操作人员编号、上一级物料编号以及登记时间；其中物料入库时记录中上一级物料编号为“0”，出库时记录的存放位置为“0”；托盘实时记录表用来记录托盘在车间内位置变化，具体包括托盘编号、工堆位编号、出入工堆位标志、操作员编号和登记时间。
[0012]进一步地，所述回溯指根据给定的物料/中间件ID，按照时间顺序将该物料/中间件从原材料进入分段车间开始到当前时刻的存放位置变动，制造过程中涉及到的人、位置、原材料/中间件/配件罗列出来。
[0013]进一步地，所述回溯具体包括：首先在物料实时记录表中按matid＝＝物料/中间件ID条件查询，将符合条件的记录按logtime由近及远排序；若记录中upmatid＝＝物料/中间件ID，则此物料没有发生制造过程中形态上的变化，仅有位置的变化，则可以依次将物料/中间件位置变化涉及到的数据罗列出来，直到符合条件的最后一条记录是物料/中间件入库记录结束；当upmatid与物料/中间件ID不同，则当前物料是由upmatid物料切割或者焊接而来，在此之前，给定的物料/中间件是不存在的，依次将upmatid作为回溯物料/中间件ID继续回溯，依次将物料/中间件位置变化涉及到的数据罗列出来，直到符合条件的最后一条记录是物料/中间件入库记录。
[0014]进一步地，所述前索是指根据给定的物料/中间件ID，按照时间顺序将该物料/中间件第一次出现开始到当前时刻的存放位置变动，制造过程中涉及到的人、位置、原材料/中间件/配件相关数据罗列出来。
[0015]进一步地，所述前索具体包括：首先在物料实时记录表中按upmatid＝＝物料/中间件ID条件查询，将符合条件的记录按logtime由远及近排序，若记录中upmatid＝＝物料/中间件ID，则此物料没有发生制造过程中形态上的变化，仅有位置的变化，依次将物料/中间件位置变化涉及到的数据罗列出来，直到遍历完所有符合条件的记录或遍历到物料/中间件出库记录结束；当matid与物料/中间件ID不同，则当前物料切割或者焊接成新的物料/中间件，依次将matid作为回溯物料/中间件ID继续回溯，依次将物料/中间件位置变化涉及
到的数据罗列出来，直到遍历完所有符合条件的记录或遍历到物料/中间件出库记录结束。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术基于船舶分段车间物料/中间件全生命周期数字孪生系统，给出了一种基于物料/中间件ID的快速回溯、前索算法，使得所构建的孪生系统不仅能够实现物料/中间件实时状态查询和数据统计，还可以回溯和前索，进一步完善了物料/中间件数字孪生系统的功能和应用场景。
[0017]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0018]图1为物料属性数据库示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶分段车间物料管理的数字孪生方法，通过对分段车间物料、中间件相关信息的实时感知监控，在信息世界精准映射生成与物理层同步的孪生系统，其特征在于：包括物料出入库，以及物料在分段车间内的形态、位置的变化的数据采集、保存及统计、物料回溯与前索；所述数据采集根据物料/中间件携带的RFID标签及布置指定位置的RFID读写器自动获取物料/中间件的属性和位置数据；所述采集数据根据物料管理孪生的要求设定格式并保存至构建的数据库，根据物料/中间件的历史数据，通过回溯与前索算法，在物料/中间件经过焊接、切割后回溯、前索其相关信息数据。2.根据权利要求1所述的船舶分段车间物料管理的数字孪生方法，其特征在于，所述采集数据包括物料/中间件实时位置数据和托盘实时位置数据。3.根据权利要求2所述的船舶分段车间物料管理的数字孪生方法，其特征在于，所述数据库存储基础数据和实时采集数据；所述基础数据包括操作员属性数据、物料/中间件属性数据、托盘属性数据、工位/堆位属性数据。4.根据权利要求3所述的船舶分段车间物料管理的数字孪生方法，其特征在于，所述数据库包括员工表、物料属性表、物料位置表、托盘属性表、物料实时记录表和托盘实时记录表。5.根据权利要求4所述的船舶分段车间物料管理的数字孪生方法，其特征在于，所述数据库表中每个员工、物料/中间件、托盘和工位/堆位都有一个唯一的ID。6.根据权利要求5所述的船舶分段车间物料管理的数字孪生方法，其特征在于，所述员工表包括操作人员工号、姓名、手机号、登陆密码和角色数据；其中员工身份根据职能不同分成管理者和操作者，其中管理者完成系统基础数据管理和物料回溯、前索以及其他统计分析，操作者完成物料在车间内变化的数据记录；物料属性表包括物料编号、名称、规格、尺寸、执行标准和备注说明数据，物料编号作为唯一识别码用于区分物料；物料位置表保存车间内物料存放地点和工位，包括编号、名称、逻辑位置名称、具体坐标以及备注说明；托盘属性表用来保持托盘属性，包括托盘编号、名称、类型、规格、承重、自重以及托盘状态；物料实时记录表记录物料车间内位置变化的数据库表，涉及到出入库、内部流转和切割、组合操作，具体包括物料编号、物料所在工堆位/托盘编号、存放位置类型、操作人员编号、上一级物料编号以及登记时间；其中物料入库时记录中上一级物料编号为“0”，出库时记录的存放位置为“0”；托盘实时记录...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫宇，徐炜翔，朱彤，王跃，徐鹏，姜松，韩子延，夏秋成，张庆鹏，
申请(专利权)人：江苏杰瑞信息科技有限公司中船重工信息科技有限公司中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：