一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法技术

本发明专利技术提供一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，涉及纸包装技术领域。该基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，具体包括以下步骤：S1.数据采集融合；S2.知识图谱本体构建；S3.知识图谱数据结构定义；S4.数字孪生建模；S5.产线监测优化。本发明专利技术提供一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，该基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法能够根据包装用纸产线生产工艺特点，利用知识图谱技术展示生产过程中各应用场景下的复杂关联关系，通过基于知识图谱的数字孪生构建，融合多维数据，进行多层次的对不同应用场景进行分析、预测优化。预测优化。预测优化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法


[0001]本专利技术涉及纸包装
，具体为一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法。

技术介绍

[0002]近年来，各行各业对包装用纸的需求量越来越大，这就使得包装用纸企业对工艺生产管理方面的要求不断提高。由于包装用纸行业功能性分类多，纸张可回收重利用，对能耗较为敏感。包装用纸生产企业常常面临着产线、设备数量众多，产线生产数据较为分散，生产、能耗指标监测缺乏等问题。因此，包装用纸产线生产数字化管理对于包装用纸生产企业降低成本和提高竞争力具有重要的意义。
[0003]实现工业制造的智能化管理，关键是实现制造的物理世界与虚拟世界的交互和融合。数字孪生在2003年提出，是物理实体在虚拟空间的高保真映射，是实现制造过程虚实交互融合的关键技术，可以将生产工艺环节中的物理对象以数字化方式在虚拟空间呈现，仿真模拟其在现实世界中的行为。传统工艺生产是一个复杂系统，要涉及产线、设备、参数等多种要素，数字孪生无法从关系的角度对生产各环节之间进行描述，来满足不同工艺生产场景的应用需求。
[0004]知识图谱的概念由谷歌在2012年提出，主要将其用于搜索引擎领域。知识图谱能够从关系的角度来描述物理实体之间关系的语义网络，用于存储和表示系统的结构、属性、关系和行为规则等知识。在知识图谱的图形表示中，工艺生产环节中的产线、设备、属性等要素可以用图谱中的节点来表示，各要素之间的关系通过线连接。能更好的满足不同视角下的复杂场景应用，但此处方法在市面上还不够全面，应用起来不够理想。
[0005]综上所述，亟需提出一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，实现对包装用纸生产工艺优化。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，解决了现有基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法不够成熟的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，具体包括以下步骤：
[0010]S1.数据采集融合
[0011]将所述采集造纸产线生产过程中的设备运行数据、设备维保数据、产线工艺生产数据、质量数据、绩效数据、产品技术文档和专家经验数据进行格式统一；
[0012]S2.知识图谱本体构建
[0013]根据所述具体业务需求场景来确认本体，然后构建知识图谱，且在本体结构中各
本体通过设备进行关联形成全局本体，展示产线生产各应用场景之间的复杂关系；
[0014]S3.知识图谱数据结构定义
[0015]设置所述本体基本存储三元组，其主要包括“节点、属性、属性值”和“节点、关系、节点”两种类型，实体间关系设置同层级关系和跨层级关系，同层级关系在表示工艺生产过程中设备之间的流动关系，跨层级关系表示不同层级之间包含关系；
[0016]S4.数字孪生建模
[0017]针对所述关键设备爆炸、产线生产工艺参观展示、产线生产数据监控多个应用场景，对产线生产厂房、产线运行全貌及产线工艺进行3D仿真，还原产线生产的制造过程，展示产线在不同生产工段下的生产工艺流程动态，并对设备机理、运行状态进行3D仿真，还原设备在生产过程中各个部位的运动过程；
[0018]S5.产线监测优化
[0019]通过所述构建的数字孪生模型，利用知识图谱技术融合多维数据，对产线生产过程工艺指标进行实时计算和分析，对生产工艺进行优化，并通过对设备运行参数进行实时监测，利用人工经验、预测算法对设备故障进行预判，以及故障原因分析与定位。
[0020]优选的，所述步骤S2包括在产线工艺生产参观展示场景中以产线、工段、系统、设备、部件自上而下构建设备本体，展示产线生产工艺过程中各部分关系。
[0021]优选的，所述步骤S2包括在设备爆炸机理培训场景中以设备、部件、零部件为本体结构，展示关键设备与其各部件之间关联关系。
[0022]优选的，所述步骤S2包括在产线生产工艺数据监测场景中以产线、设备、部件、参数为本体结构，实现参数告警快速定位，工艺指标计算分析。
[0023]优选的，所述步骤S5中产线生产过程工艺指标为停机时长、产品入库日产量和水电蒸汽吨纸单耗的数据指标。
[0024]优选的，所述步骤S3进一步的为，若在产线工艺生产参观场景中，节点实体包括产线实体(16号产线)、工段实体(制浆工段、造纸工段)、系统(LOCC总打浆系统、AOCC系统)、设备实体(LOCC链板输送机，一段高浓除渣器)、零部件实体(1#卸料泵，2#卸料泵)，则节点属性会由ID、名称、唯一名称和类型组成。
[0025](三)有益效果
[0026]本专利技术提供了一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法。具备以下有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，
[0028]本专利技术通过构建知识图谱，将不同应用场景下产线生产各环节的实体知识进行关联，然后由数字孪生利用知识图谱的知识来驱动产线模型的建立和仿真，对产线、设备运行的状态和行为进行可视化实时监测，并提供对产线生产进行分析、优化和决策支持的能力，从而使得本专利技术能够根据包装用纸产线生产工艺特点，利用知识图谱技术展示生产过程中各应用场景下的复杂关联关系，基于知识图谱的数字孪生构建，融合多维数据，多层次的对不同应用场景进行分析、预测优化，能更好的满足不同视角下的复杂场景应用，涉及的更加全面，进而大大的增加了工作效率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法流程示意图；
[0030]图2为本专利技术知识图谱结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例：
[0033]如图1
‑
2所示，本专利技术实施例提供一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，具体包括以下步骤：
[0034]S1.数据采集融合
[0035]采集造纸产线生产过程中设备运行数据、设备维保数据、产线工艺生产数据、质量数据、绩效数据、产品技术文档、专家经验等数据，统一数据格式；
[0036]S2.知识图谱本体构建
[0037]根据具体业务需求场景，构建知识图谱。在产线工艺生产参观展示场景中，以产线、工段、系统、设备、部件自上而下构建设备本体，展示产线生产工艺过程中各部分关系；在设备爆炸机理培训场景，以设备、部件、零部件为本体结构，展示关键设备与其各部件之间关联关系；在产线生产工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于知识图谱的包装用纸数字孪生产线构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.数据采集融合将所述采集造纸产线生产过程中的设备运行数据、设备维保数据、产线工艺生产数据、质量数据、绩效数据、产品技术文档和专家经验数据进行格式统一；S2.知识图谱本体构建根据所述具体业务需求场景来确认本体，然后构建知识图谱，且在本体结构中各本体通过设备进行关联形成全局本体，展示产线生产各应用场景之间的复杂关系；S3.知识图谱数据结构定义设置所述本体基本存储三元组，其主要包括“节点、属性、属性值”和“节点、关系、节点”两种类型，实体间关系设置同层级关系和跨层级关系，同层级关系在表示工艺生产过程中设备之间的流动关系，跨层级关系表示不同层级之间包含关系；S4.数字孪生建模针对所述关键设备爆炸、产线生产工艺参观展示、产线生产数据监控多个应用场景，对产线生产厂房、产线运行全貌及产线工艺进行3D仿真，还原产线生产的制造过程，展示产线在不同生产工段下的生产工艺流程动态，并对设备机理、运行状态进行3D仿真，还原设备在生产过程中各个部位的运动过程；S5.产线监测优化通过所述构建的数字孪生模型，利用知识图谱技术融合多维数据，对产线生产过程工艺指标进行实时计算和分析，对生产工艺进行优化，并通过对设备运行参数进行实时监测，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔浩亮，张文，甘露情，徐杰，
申请(专利权)人：东南数字经济发展研究院，
类型：发明
国别省市：