[發明專利]一種工業流水線車間數字孿生能力的簡化策略推薦方法

有效

• 申請號: 201910710266.8
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110490438B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 章途潮;馮毅萍;趙路軍;潘戈
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04;G06N7/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種工業流水線車間數字孿生能力的簡化策略推薦方法，基于工業流水線車間的要素、數據和行為三個層次信息確定影響數字化的因素，整合因素建立數字孿生能力評價體系，以此反映實體物理世界映射到虛擬世界的一致性水平，再采用結合層次分析法和多目標模糊決策分析方法計算各個體系層次的權重和最終數字孿生能力，并根據依次減少實體車間數字化程度后下降的能力水平百分比，給出簡化策略推薦方法。通過本發明的推薦策略簡化方法不僅能定量定性結合地判斷車間的數字孿生能力水平，明確需要提升的數字化因素，還能為車間由于計算量或存儲量限制無法全部數字孿生時提供簡化的參考建議。

技術領域

本發明涉及數字孿生能力評估領域，特別是涉及工業流水線車間數字孿生能力體系指標建立和簡化策略推薦方法。

背景技術

隨著物聯網和信息物理融合技術為代表推動著新一輪的工業革命，在大數據處理、云計算和相關仿真軟件成熟驅動下，作為將真實世界與虛擬世界相連的前沿技術數字孿生引起工業界與學術界的廣泛關注。數字孿生指充分利用物理模型、傳感器更新和歷史數據，將實體空間的對象映射到虛擬空間中，從而反映對應實體的全生命周期過程。而數字孿生能力刻畫了虛擬空間對象和實體空間物理對象的相似程度，描敘了實體空間以屬性、行為和數據數字化呈現在虛擬空間的程度。推進數字孿生，能夠以數字化的方式建立物理實體在虛擬模型中的屬性、行為及數據，推動智能制造、智慧城市及智慧交通等的領域發展。

公開號為CN109492881A的中國專利公開了一種基于數字孿生的機加工藝動態評價方法，該專利將機加工過程的感知數據與工藝評價數據映射融合成孿生數據，建立機加工藝動態評價方法，輸出評價結果后進行動態調整。該專利沒有涉及當數據存儲容量過大或數據延遲較大時，選擇哪個策略進行簡化模型；

數字孿生能力涉及的系統分析范圍廣，常常是一個相互關聯、相互制約的眾多因素構成的復雜而缺少定量數據的系統，而層次分析法能為該系統模型提供一種實用的建模方法，能定量定性地得到指標的權重值。多目標模糊決策分析能在模糊環境下或模糊系統中進行決策，從多個對象中選擇出一個最優的方法。將兩個方法進行結合能融合兩者的優勢，解決數字孿生能力評價的難題。

企業在建設工業流水線車間數字孿生系統時，無法定量獲取車間數字孿生能力水平，也不了解在實現數字化困難時應該如何在保持精度需求下簡化孿生模型。經查閱，由于評價數字孿生能力的指標難以全面覆蓋或指標的定量計算較困難，目前對數字孿生能力的評估發明較少，也沒有提供簡化策略推薦。因此，對工業流水線車間的數字孿生能力建立體系指標并在數字化實現困難下如何選取簡化策略，則成為提高企業數字化生產及效率的重要方法。

發明內容

本發明提供一種工業流水線車間數字孿生能力的簡化策略推薦方法，從孿生要素、孿生數據、孿生行為三個層次構建數字孿生能力評價體系，并通過結合層次分析法和模糊綜合評價方法計算車間數字孿生能力水平，可對數字孿生能力進行定量評估。

一種工業流水線車間數字孿生能力的簡化策略推薦方法，包括如下步驟：

(1)根據指定工業流水線車間的運行狀況確定影響其數字化的因素，建立數字孿生能力評價體系，包括目標層、準則層和方案層，其中目標層是評估車間的數字孿生能力，其中準則層分為孿生要素、孿生數據、孿生行為三個層次準則，其中方案層的各個具體方案指標歸入對應準則層中；

(2)針對評價體系的各個上下層結構模型，采用層次分析法獲取各個層次的權重，并確定方案層各個因素對目標層的總權重；

(3)采用多目標模糊決策分析方法對各方案指標進行評價，結合由層次分析法確定的評判因素權向量A和由評委會評分法確定的模糊關系矩陣R，計算得到數字孿生能力值；

(4)依次下調單因素模糊評價向量的等級以簡化數字孿生難度，重新計算能力值后與未簡化前作對比，計算出能力下降百分比，將結果保存到數字孿生簡化數據庫中，選取能力下降百分比較小的方案因素作為車間數字化的簡化策略。