[發(fā)明專利]基于數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造解決方案及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113031549A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 眭碧霞;周海飛;劉思雨
• 申請（專利權(quán)）人: 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 郭微

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造解決方案及系統(tǒng)，包括以下步驟：S1:搭建仿真系統(tǒng)平臺；S2：以仿真系統(tǒng)平臺對物理生產(chǎn)線進行三維建模，基于數(shù)字孿生耦合機制，搭建物理生產(chǎn)線的虛擬仿真模型；S3：以物理生產(chǎn)線實體單元仿真模型集成生產(chǎn)線實體單元，實現(xiàn)物理生產(chǎn)線和虛擬仿真模型的實時交互；S4：在生產(chǎn)線實體單元設(shè)置操控單元，反饋物理生產(chǎn)線實際現(xiàn)場信息指令；S5：在虛擬仿真模型中設(shè)置管控中心，管控中心控制虛擬仿真模型，接收操作單元反饋的物理生產(chǎn)線現(xiàn)場信息指令，診斷其是否符合預(yù)設(shè)生產(chǎn)指標，本發(fā)明解決了生產(chǎn)線差異大、設(shè)備種類眾多等問題，預(yù)測生產(chǎn)線是否符合預(yù)期要求，及時止損，同時可實時反饋生產(chǎn)運行狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能工業(yè)自動化領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造解決方案及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前中小型企業(yè)智能生產(chǎn)線數(shù)字化、智能化應(yīng)用需求，針對中小型企業(yè)生產(chǎn)線差異大、設(shè)備種類眾多、生產(chǎn)模式、制造工藝各異等問題，基于數(shù)字孿生的設(shè)計、制造能力仿真與分析技術(shù)，研發(fā)智能生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)間數(shù)據(jù)接口通用工具和數(shù)字孿生耦合機制，實現(xiàn)物理生產(chǎn)線與虛擬產(chǎn)線的實時交互，形成生產(chǎn)線設(shè)計、制造系統(tǒng)仿真與分析工具，實現(xiàn)智能生產(chǎn)線可視化布局與管控，對生產(chǎn)過程進行各維度、全方位預(yù)測。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造解決方案，所述方案包括以下步驟：

S1：以仿真系統(tǒng)平臺對物理生產(chǎn)線進行三維建模，基于數(shù)字孿生耦合機制，搭建物理生產(chǎn)線的虛擬仿真模型；

S2：以物理生產(chǎn)線實體單元仿真模型集成生產(chǎn)線實體單元，實現(xiàn)物理生產(chǎn)線和虛擬仿真模型的實時交互；

S3：在生產(chǎn)線實體單元設(shè)置操控單元，反饋物理生產(chǎn)線實際現(xiàn)場信息指令；

S4：在虛擬仿真模型中設(shè)置管控中心，管控中心控制虛擬仿真模型，接收操作單元反饋的物理生產(chǎn)線現(xiàn)場信息指令，診斷其是否符合預(yù)設(shè)生產(chǎn)指標。

作為本發(fā)明的一種改進，所述虛擬仿真模型中的所有單元設(shè)備模型對應(yīng)的物理生產(chǎn)線的所有單元實物設(shè)備保持一致，包括物理生產(chǎn)線的整體布局以及各單元實物設(shè)備的型號使用及布置情況。

作為本發(fā)明的一種改進，物理生產(chǎn)線的單元實物設(shè)備與虛擬仿真模型的單元設(shè)備模型進行實時通訊，使得物理生產(chǎn)線和虛擬仿真模型動作同步化。

作為本發(fā)明的一種改進，所述操控單元和管控中心通過獲取數(shù)據(jù)通訊通道進行通訊連接，所述操控單元向物理生產(chǎn)線和虛擬仿真模型發(fā)送實際生產(chǎn)信號，進行模擬加工，檢測物理生產(chǎn)線是否符合預(yù)期加工要求，數(shù)據(jù)通信通道通過以太網(wǎng)搭建通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各模塊的互通。

作為本發(fā)明的一種改進，所述S1中搭建仿真系統(tǒng)平臺時，獲取一上行通信和一下行通信，所述上行通信用于檢測物理生產(chǎn)線是否將真實的加工數(shù)據(jù)狀態(tài)反饋至所述操控單元，所述下行通信用于檢測物理生產(chǎn)線接收到所述操控單元發(fā)送的信號后是否正確執(zhí)行。

作為本發(fā)明的一種改進，在所述建立一上行通信和一下行通信時，進行數(shù)據(jù)采集反饋，物理生產(chǎn)線的單元實物設(shè)備通過傳感器采集實時數(shù)據(jù)，并上傳至數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元將數(shù)據(jù)反饋至操作單元，通過所述操控單元發(fā)送至指令至管控中心，管控中心接受到加工指令，控制單元設(shè)備模型運行。

在上述一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造解決方案的基礎(chǔ)上進一步提出了一種基于數(shù)字孿生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一物理空間，用于獲取至少一物理生產(chǎn)線的三維數(shù)據(jù)，一虛擬空間，其用于搭建至少一所述物理生產(chǎn)線三維仿真模型，一網(wǎng)絡(luò)通訊模型，用于內(nèi)部各模塊之間建立通訊網(wǎng)絡(luò)。

作為本發(fā)明的一種改進，所述物理空間仿真建模，得到虛擬仿真模型，物理空間動態(tài)實現(xiàn)設(shè)置物理空間的加工參數(shù)，完成單元實物設(shè)備的動作實現(xiàn)，編制運動和動作控制腳本，實現(xiàn)物理空間的離線模擬運行。

作為本發(fā)明的一種改進，系統(tǒng)集成所述物理空間和虛擬空間，物理空間與虛擬空間通訊連接。