一种数字孪生智能制造系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字孪生智能制造系统，涉及智能制造技术领域，解决了现有技术难以完全保证数字孪生模型与实际场景的一致性，影响企业生产过程的技术问题；本发明专利技术中结合历史生产信息判断若干仿真实物是否出现损耗；是，则根据数据库存储的损耗映射模型对数字孪生模型中的若干仿真实体进行更新；本发明专利技术能够实时检测虚拟与现实的一致性，并根据检测结果及时更新数字孪生模型，进而提高企业生产过程；本发明专利技术当仿真实物出现损耗时，则重新采集仿真实物的基本参数，建立损耗和基本参数的对应关系；根据损耗与基本参数之间的对应关系构建损耗映射模型；本发明专利技术能够根据若干仿真实物的损害获取对应的调整信息，实现数字孪生模型的快速更新。速更新。速更新。

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生智能制造系统


[0001]本专利技术属于智能制造领域，具体是一种数字孪生智能制造系统。

技术介绍

[0002]智能制造是具有智能感知和通信能力的制造过程，能够承载整个供应链和产品生命周期所需的信息。智能制造的核心问题是实现物理世界和信息世界的融合，因此数字孪生技术也被逐渐应用于智能制造领域。
[0003]目前很多企业将数字孪生技术应用到智能制造过程，将企业生产线对应的仿真实体映射到数字孪生空间中，通过仿真实体的标准运行范围来生成调节参数，调整生产线中各仿真实体的运行参数。现有技术仅在建立之初根据获取的数据建立仿真体，在长期的生产制造过程中难以及时更新仿真体，导致数字孪生模型与实际场景不完全一致，影响企业生产过程。
[0004]本专利技术提供了一种数字孪生智能制造系统，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本专利技术提出了一种数字孪生智能制造系统，用于解决现有技术难以完全保证数字孪生模型与实际场景的一致性，影响企业生产过程的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种数字孪生智能制造系统，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据交互模块；中枢控制模块通过与数据交互模块相连接的数据库获取若干仿真实物的基础信息；将基础信息映射至数字孪生空间中建立对应的若干仿真实体，生成数字孪生模型；中枢控制模块基于数字孪生模型调节若干仿真实物运行，在调节过程中通过与数据交互模块相连接的数据传感器获取实时生产信息；比较实时生产信息与数字孪生模型的模拟生产信息判断实时生产信息是否正常；以及当实时生产信息异常时，则结合历史生产信息判断若干仿真实物是否出现损耗；是，则根据数据库存储的损耗映射模型对数字孪生模型中的若干仿真实体进行更新。
[0007]将数字孪生技术应用到智能制造中，可通过数字孪生模型来模拟预测智能制造中可能出现的问题。制造行业的各仿真实物(也就是生产设备)在长期的生产过程中会出现各种各样的损耗，这些信息并没有在数字孪生模型中更新，导致数字孪生模型模拟的结果无法应用于实际生产中，进而影响智能制造过程。
[0008]本专利技术将实际生产信息与数字孪生模型模拟得到的模拟生产信息进行比较，判断实时生产信息是否正常；若不正常，则进一步判断是否是因为仿真实物出现损耗而引起的。若异常是因为损耗引起的，则可以根据损耗来对数字孪生模型中的仿真实体进行更新，保持数字孪生模型与实际情况的一致性。
[0009]本专利技术的基础信息包括基本参数和场景信息。基本参数是仿真实物的外观特征和实物特征，实物特征也可以根据外观特征从数据库中直接提取；实物特征主要包括尺寸、功
能、损耗程度等信息。场景信息则包括了仿真实物之间的位置关系，用于模拟仿真实物之间的顺序关系。
[0010]本专利技术中的中枢控制模块与数据交互模块通信和/或电气连接；数据交互模块分别与数据库和数据传感器通信和/或电气连接；数据库用于存储仿真实物的基础信息和损耗映射模型，数据传感器用于采集仿真实物的生产信息。中枢控制模块负责数据处理，数据交互模块则负责各类数据的采集。
[0011]优选的，所述将基础信息映射至数字孪生空间中建立对应的若干仿真实体，生成数字孪生模型，包括：提取基础信息中的基本参数和场景信息；基于基本参数构建若干仿真实体，基于场景信息构建仿真场景；将若干仿真实体和仿真场景结合，生成数字孪生模型。
[0012]在所有仿真实物按照生产流程布置好之后，可提取基本参数和场景信息。利用数字孪生技术将基本参数和场景信息映射到数字孪生空间中，构建出仿真实体和仿真场景，进而生成数字孪生模型。本专利技术中的仿真实物相当于生产线上智能生产设备，若干仿真实物可模拟构建出生产线；仿真实体则是仿真实物在数字孪生空间中的映射。
[0013]本专利技术根据仿真实体和仿真实景构建获取数字孪生模型，不仅能够模拟仿真实物实际的工作状态，而且能够准确表达出各仿真实物之间的联动关系。也就是说通过构建的数字孪生模型能够尽可能还原仿真实物进行产品生产的过程，一旦出现模拟与实际不一致，则能够快速定位异常，降低对生产过程的影响。
[0014]优选的，所述中枢控制模块基于数字孪生模型调节若干仿真实物运行，包括：将获取的生产规划信息输入至数字孪生模型，获取若干仿真实体的模拟参数；基于模拟参数对与若干仿真实体形成映射关系的若干仿真实物进行动态参数调节，根据动态调节的参数控制若干仿真实物运行。
[0015]本专利技术根据生产规划信息作为输入，通过数字孪生模型模拟若干仿真实体的工作过程，并获取各仿真实物最佳的模拟参数。根据模拟参数来动态调节对应的仿真实物，实现生产线上各仿真实物工作在最佳状态。生产规划信息包括原料信息、时限要求等，将原料信息、时限要求等数据输入至数字孪生模型，数字孪生模型根据生产规划信息对生产过程进行模拟规划，可实现对生产过程的优化。
[0016]优选的，所述比较实时生产信息与数字孪生模型的模拟生产信息判断实时生产信息是否正常，包括：提取实时生产信息，从数字孪生模型中提取与实时生产信息相对应的模拟生产信息；判断实时生产信息与模拟生产信息之间的差距是否超过设定阈值；是，则判定实时生产信息异常；否，则判定实时生产信息正常，并记录实时生产信息。
[0017]本专利技术在对各仿真实物的工作参数动态调整之后，获取实时生产信息。将实时生产信息与数字孪生模型的模拟生产信息进行比较，若二者差距较大，则判定实际生产过程出现了问题。这里提高的问题主要有两种，一种是由于仿真实物损耗导致的生产误差，另外一种是由于突发情况导致的生产误差。针对仿真实物损耗带来的生产误差，将损耗记录并上传至数字孪生模型，经过数字孪生模型优化之后对仿真实物进行参数调节，则可以降低生产误差。针对突发情况带来的生产误差，则需要及时对突发情况进行识别和处理；这里的突发情况多种多样，如工作人员介入操作不当、仿真实物出现结构性损坏等。
[0018]本专利技术中的实时生产信息包括产品参数和效率参数。产品参数是指产品的尺寸、精度等，用来评估生产的产品是否合格；效率参数是指产品的生产效率，影响着产品的交
付。值得注意的是，实时生产信息可以从整条生产线的终端获取，此时获取的是可以进行交付的产品，通过产品参数和效率参数来判断整条生产线是否满足要求；还可以从相邻仿真实物之间获取半成品信息，此时通过产品参数和效率参数来判断部分生产线是否满足要求。
[0019]优选的，所述结合历史生产信息判断若干仿真实物是否出现损耗，包括：提取若干仿真实物的历史生产信息；根据历史生产信息与对应模拟生产信息之间差距的变化趋势判断实时生产信息是否发生异变；是，则判定仿真实物出现故障；否，判定仿真实物出现损耗。
[0020]无论是半成品还是最终产品对应的实时生产信息，均在数字孪生模型中存在映射的模拟产品信息。将二者进行比较，可以判断产品参数或者生产效率是否符合要求。一旦实时生产信息是否异变，若异变则属于故障，不可通过数字孪生模型来进行调节；否本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字孪生智能制造系统，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据交互模块；其特征在于：中枢控制模块通过与数据交互模块相连接的数据库获取若干仿真实物的基础信息；将基础信息映射至数字孪生空间中建立对应的若干仿真实体，生成数字孪生模型；其中，基础信息包括基本参数和场景信息；中枢控制模块基于数字孪生模型调节若干仿真实物运行，在调节过程中通过与数据交互模块相连接的数据传感器获取实时生产信息；比较实时生产信息与数字孪生模型的模拟生产信息判断实时生产信息是否正常；以及当实时生产信息异常时，则结合历史生产信息判断若干仿真实物是否出现损耗；是，则根据数据库存储的损耗映射模型对数字孪生模型中的若干仿真实体进行更新；其中，损耗映射模型基于仿真实物的损耗实验数据构建。2.根据权利要求1所述的一种数字孪生智能制造系统，其特征在于，所述将基础信息映射至数字孪生空间中建立对应的若干仿真实体，生成数字孪生模型，包括：提取基础信息中的基本参数和场景信息；其中，基本参数包括仿真实物的外观特征和实物特征，场景信息包括仿真实物的位置和相互之间的连接方式；基于基本参数构建若干仿真实体，基于场景信息构建仿真场景；将若干仿真实体和仿真场景结合，生成数字孪生模型。3.根据权利要求1所述的一种数字孪生智能制造系统，其特征在于，所述中枢控制模块基于数字孪生模型调节若干仿真实物运行，包括：将获取的生产规划信息输入至数字孪生模型，获取若干仿真实体的模拟参数；其中，生产规划信息包括原料信息和时限要求；基于模拟参数对与若干仿真实体形成映射关系的若干仿真实物进行动态参数调节，根据动态调节的参数控制若干仿真实物运行。4.根据权利要求1所述的一种数字孪生智能制造系统，其特征在于，所述比较实时生产信息与数字孪生模型的模拟生产信息判断实...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵胜，姚东永，任林，贾英锋，纪帅，张红岩，
申请(专利权)人：平顶山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：