[發明專利]一種數字孿生增強的制造服務信息物理融合方法

有效

• 申請號: 202010940899.0
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112101899B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 戚慶林;程穎;鄒孝付;陶飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/10
• 分類號: G06Q10/10;G06Q50/04;G06F30/20;G05B19/418
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

1.一種數字孿生增強的制造服務信息物理融合方法，其特征在于，

數字孿生增強的制造服務信息物理融合方法包括如下步驟：

步驟(1)、制造資源的數字孿生系統的封裝方法具體實現如下：

(1.1)為制造資源構建數字孿生系統，首先，基于數字孿生建模方法，建立物理制造資源的虛擬模型，虛擬模型是所述物理制造資源的鏡像，包括從幾何、物理屬性、約束到功能、行為層次對物理制造資源的對應描述，與物理制造資源實時同步、忠實映射，所述物理制造資源是指數字孿生車間進行產品加工和裝配過程中使用到的數控機床、加工中心、機械臂、機器人和AGV物料車，這些制造資源的狀態和能力會隨制造過程的進行不斷變化，并且物理制造資源和虛擬模型會有信息交互；

(1.2)分析物理制造資源和其虛擬模型的數據、屬性和行為，為數字孿生增強的物理制造資源建立規范統一的描述模板，數字孿生增強的物理制造資源描述模板表示為三元組：MR_DT＝{PhyMR，VirMo，QoS}，PhyMR表示物理制造資源，包括基本屬性、功能、能力、性能、狀態、輸入和輸出；VirMo表示制造資源的虛擬模型，QoS表示制造資源的服務質量，包括制造資源制造效率、故障率、合格率、用戶評價、使用次數和交易數據；物理制造資源的虛擬模型表示為：VirMo＝{ID，MAdd，Port，MInput，MOutput}，ID是虛擬模型對應的物理制造資源的ID；MAdd表示虛擬模型被調用的存儲地址；Port表示虛擬模型與物理制造資源交互的數據接口；MInput和MOutput分別表示虛擬模型的輸入和輸出；

(1.3)將描述模板MR_DT用XML語言進行封裝，生成數字孿生增強的制造資源服務，實現“制造資源數字孿生-描述模板-數字孿生增強的制造服務”逐層表達的制造服務構建；

步驟(2)、設計數字孿生增強的制造服務信息物理融合模塊，具體實現如下：

(2.1)基于制造任務需求通過制造服務供需匹配找到所需的數字孿生增強的制造服務，首先數字孿生增強的制造服務通過MAdd調用制造資源的虛擬模型，將制造任務需求輸入到制造資源的虛擬模型，通過仿真模擬獲得可行的最佳執行方案，然后調用物理制造資源執行制造任務；

(2.2)在制造任務執行過程中，物理制造資源將實時數據、狀態和進度傳輸到虛擬模型，虛擬模型根據這些來自物理制造資源的數據進行狀態和參數的更新以及模型的迭代演化；同時虛擬模型也基于來自物理制造資源的數據，結合實際規律和約束條件，對物理制造資源進行仿真并反饋給物理制造資源以對生產過程進行指導和優化，在虛擬模型仿真過程中還會生成物理制造資源采集不到的仿真數據，這些采集不到的仿真數據是因數據采集手段和技術限制而采集不到；物理制造資源和虛擬模型之間的同步交互和實時協調確保制造任務高效地執行；

(2.3)來自信息世界的虛擬模型仿真補充的仿真數據、服務交易數據和服務容錯數據以及來自物理世界的從物理制造資源采集的數據進行數據融合，從而對制造資源的故障和使用壽命進行預測，對制造任務的執行進行工藝優化、對生產效率進行分析和預測、對制造能耗進行評估和優化；在經過信息物理融合的數據分析之后，更新的數據反饋到數字孿生增強的制造服務中進行服務的動態自更新，其中根據信息物理融合的數據分析，更新數字孿生增強的制造服務中PhyMR的制造資源的功能、能力、性能和狀態，并基于故障和使用壽命預測、工藝優化、效率預測和能耗評估與優化對數字孿生增強的制造服務中的服務質量QoS的制造效率、故障率和合格率進行更新，從而實現了數字孿生增強的制造服務的信息物理融合及動態自更新；

所述步驟(1.1)中所述的制造資源的虛擬模型VirMo能夠單獨作為服務被調用，虛擬模型能夠由多個用戶同時使用，當虛擬模型通過服務被不同的用戶共享和使用時，用戶無需為相同或相似的物理對象重復創建虛擬模型，減少用戶建模的成本和時間。