[發明專利]一種基于數字孿生的工業產線輔助監管系統

有效

• 申請號: 202110545600.6
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113298371B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 黃杰亭;何月順;李潭;宋偉寧
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04;H05B47/10
• 代理公司: 南昌卓爾精誠專利代理事務所(普通合伙) 36133
• 代理人: 徐柳華

1.一種基于數字孿生的工業產線輔助監管系統，其特征在于，包括工位劃分單元、燈光分配單元、數據處理單元、產線輔助平臺以及緩存數據庫；

所述工位劃分單元用于對工業產線上的工位進行劃分，具體劃分過程如下：

步驟SS1：獲取到廠房內的工業產線，并將其標記為i，i=1，2，……，n，n為正整數，對工業產線設置的訂單進行分析，獲取到訂單的預計生產時間并在預計生產時間中提取可利用時間，同時獲取到訂單中的預計生產件數，通過可利用時間與預計生產件數進行比值計算獲取到客戶的需求節拍，并將客戶的需求節拍標記為JPi，可利用時間表示為預計生產時間內的可利用的工作時間；

步驟SS2：獲取對應產線歷史前十次生產訂單中出現特殊故障的次數，并獲取到對應產線的特殊故障概率，同時將特殊故障概率標記為效率因子e，獲取到對應工業產線所有工序的總時長，并將其標記為SCi，通過公式SLi=SCi÷（JPi×e）獲取到對應工業產線的預設工位數量SLi；

步驟SS3：將對應工業產線的工序標記為o，o=1，2，……，m，m為正整數，獲取到對應工業產線內工序的耗時與完成工序后的放置時間，并將對應工業產線內工序的耗時與完成工序后的放置時間分別標記為HSo和FZo，通過公式GJo=β（HSo×a1+FZo×a2）獲取到對應工業產線內的工序關鍵系數GJo，其中，a1和a2均為比例系數，且a1＞a2＞0，β為誤差修正因子，取值為2.31；

步驟SS4：根據生產順序將對應工業產線的工序關鍵系數構建系數集合{GJ1，GJ2，……，GJm}，對系數集合內的子集進行權重賦值，即fGJ1+fGJ2+……+fGJm=1；以預設工位數量為基數，根據各個工序對應的權重系數獲取到各個工序對應的選中工位數量，若工序對應的工位數量存在小數均按整數計，將各個工序的實時工位數量進行求和計算獲取到對應工業產線的選中工位數量；

步驟SS5：獲取到對應工業產線中傳送帶上產品間隔長度，并將其標記為CDi，根據傳送帶的運行速度獲取到產品運輸間隔時長，并將其標記為JGi，將工序的耗時與工序數量進行乘法運算獲取到工序的總耗時，并將工序的總耗時與產品運輸間隔時長進行差值計算，且差值結果求絕對值并將其標記為工序總間隔時長，將傳送帶的運行速度與工序總間隔時長相乘獲取到工序總間隔長度即工位總間隔長度，根據工位數量獲取到工位的平均間隔長度，隨后將工業產線的選中工位數量與對應工位的平均間隔長度發送至產線輔助平臺；

所述燈光分配單元用于對廠房內燈光進行分配，具體分配過程如下：

步驟S1：將廠房劃分為若干個子區域，并將子區域標記為k，k=1，2，……，p，p為正整數，同時獲取到廠房內工作最低光通量，并將其標記為光通量閾值；

步驟S2：獲取到子區域內工業產線的平均全天總工作時長，并將子區域內工業產線的平均全天總工作時長標記為ZSCk；獲取到子區域內剩余完工時間大于剩余工期的工業產線數量，并將其標記為DSLk；通過公式Bk=α（ZSCk×b1+DSLk×b2）獲取到各個子區域的光需求系數Bk，其中，α為誤差修正因子，取值為1.32，b1和b2均為比例系數，且b1＞b2＞0；

步驟S3：將各個子區域的光需求系數Bk與光需求系數閾值進行比較：若子區域的光需求系數Bk≥光需求系數閾值，則將對應子區域標記為光需求區域，反之，則將對應子區域標記為正常區域；獲取到廠房內燈具的光照范圍，同時獲取到光需求區域內工業產線的占用面積，并將占用面積標記為燈具的光照面積，隨后根據燈具的光照范圍在光照面積內分配燈具數量，且相鄰燈具的光照范圍相交面積為光照范圍的20%；在正常區域內分配燈具數量，且相鄰燈具的光照范圍相交面積為光照范圍的10%；

步驟S4：獲取到光需求區域和正常區域內工位對應的工人最高身高，并將對應工人標記為檢測對象，且以正常人眼的視角范圍為檢測對象的視角范圍，獲取到檢測對象視角范圍內的起點，且按照視角范圍內的上視角方向進行射線延長，若射線與燈具的發光源重合，則判定對應燈具影響工人視線，并將對應燈具的懸掛高度進行上調，若射線與燈具的發光源不重合，則判定對應燈具不影響工人視線，生成光線正常信號并將光線正常信號發送至產線輔助平臺；

所述產線輔助平臺接收到工位數量和光線正常信號后，對工業產線進行數據分析，生成數據處理信號并將數據處理信號發送至數據處理單元，數據處理單元接收到數據處理信號后，對工業產線進行數據處理，具體處理過程如下：

步驟T1：獲取到各個工業產線產品生產速度，并將其標記為SCVi，同時將各個工業產線產品生產速度設定為對應工業產線的速度閾值；對各個工業產線的生產速度進行實時監測，若實時生產速度大于速度閾值或者小于速度閾值，均判定生產異常；

步驟T2：當實時生產速度大于速度閾值時，獲取對應工業產線的預計需加工時間以及剩余工期，若預警需加工時間大于剩余工期時，生成工業產線整頓信號并將工業產線整頓信號發送至緩存數據庫，若預警需加工時間≤剩余工期時，則將對應工業產線進行質量抽檢，若抽檢合格則生成生產速度允許信號并將生產速度允許信號發送至緩存數據庫，且速度允許信號僅對當前生產訂單有效，若抽檢不合格，則生成整頓返工信號并將整頓返工信號發送至緩存數據庫；

步驟T3：當實時生產速度小于速度閾值時，設定設備監測閾值，獲取到設備監測閾值時間內對應工業產線的故障次數，若故障次數≥故障閾值，則判定設備異常生成產線設備異常信號并將產線設備異常信號發送至緩存數據庫，若故障次數＜故障閾值，則判定工人工作異常，生成工人整頓信號并將工人整頓信號發送至緩存數據庫。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的工業產線輔助監管系統，其特征在于，所述緩存數據庫接收到數據處理單元發出的所有信號，并將對應的工業產線和對應信號進行儲存同時將其發送至管理人員的手機終端。