[發明專利]一種基于數字孿生技術的FIMS系統架構設計方法

在審

• 申請號: 202110371675.7
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113093680A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 谷富強;孫強;施成章
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發明公開了一種基于數字孿生技術的FIMS系統架構設計方法，解決了多源異構的FMS系統容易出現數據孤島、傳統的FMS系統不夠柔性無法進行實時動態調整的問題，其技術方案要點是設計新型數字孿生柔性智能制造系統架構、建立虛擬數字孿生體模型、建立FIMS數字孿生體數據采集系統、建立FIMS加工生產系統、建立柔性智能制造系統中RMFS物流系統、建立立體倉庫系統、建立基于數字孿生的車間遠程虛擬監控系統、建立基于數字孿生預測性維護及故障分析系統，本發明的一種基于數字孿生技術的FIMS系統架構設計方法，無需重新建設全新的FMS設施，可在節約時間和經濟成本的前提下，在產品各過程提供理論指導，幫助工廠更好地應對全生命周期的新問題和挑戰。

技術領域

本發明涉及數字孿生技術領域，特別涉及一種基于數字孿生技術的FIMS系統架構設計方法。

背景技術

隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換，一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力，在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力，柔性已占有相當重要的位置。建造傳統FMS時，總是希望柔性更高一些，自動化程度更大一點，但隨之成本增加，技木難度也要增大。

傳統的機械生產線只適合于大批量的剛性生產、品種單一、加工質量不穩定、精度不高、產品的自主開發創新能力較差、標準化生產導致個性化差異少。由于機器的重復度很高，只適合同種產品的大量生產，規模生產導致少量生產很困難。由于機械運作需要調整參數，達到一定的運行環境，所以如果少量生產的話，將會造成巨大的資源耗費。

傳統的FMS系統通常本身不夠柔性，傳統的FMS系統往往基于專用的網絡實現設備的聯網，并基于定制的代碼實現設備數據采集與監控，當柔性制造系統需要進行調整時，客戶往往會受制于供應商是否能提供及時的、高質量的、合適成本的服務，這就會限制柔性制造系統本身的柔性。

發明內容

本發明的目的是提供基于數字孿生技術的FIMS系統架構設計方法，可以在節約時間成本和經濟成本的前提下，在產品研發、設計、預測、制造、測試、維護等過程提供理論指導，幫助工廠更好地應對全生命周期的新問題和挑戰。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種基于數字孿生技術的FIMS設計方法，包括有以下步驟：

一種基于數字孿生技術的FIMS系統架構設計方法，包括有以下步驟：

S1、設計提出面向全生命周期的新型數字孿生柔性智能制造系統架構，其中包括有制造運行管理MES系統、DT系統、FMS系統、IOT-Enabler系統、底層硬件設備等；

S2、根據實際車間的構成，將車間對象主要分為加工生產線、RMFS物流運輸線、立體倉庫、可移動對象AGV等類型，建立真實物理車間對應虛擬數字孿生體模型；

S3、建立FIMS數字孿生體數據采集系統，為了實現模型間的數據交互和外部實時數據的交互，孿生模型要根據運行邏輯交互信號和驅動數據建立通訊控制信號接口；

S4、建立FIMS加工生產系統；

S5、建立柔性智能制造系統中RMFS物流系統；

S6、建立立體倉庫系統；

S7、建立基于數字孿生的車間遠程虛擬監控系統：

S8、建立基于數字孿生預測性維護、故障分析系統。

作為優選，步驟S2具體包括有：

S201、根據物理實體進行真實映射，在matlab軟件建立對應物理世界的相關數學孿生模型；