[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113887016A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 孔維暢;劉水;徐鵬
• 申請（專利權）人: 中船智能科技（上海）有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)字孿生車間信息建模技術、車間信息系統(tǒng)集成技術、制造過程仿真優(yōu)化方法、離線虛擬組合設計仿真技術以及數(shù)字孿生新型運行流程與架構。

2.根據權利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)字孿生車間信息建模技術其建模的范圍包括生產線信息建模、產品信息建模、過程信息建模和仿真信息建模。

3.根據權利要求2所述的一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：所述生產線信息建模的對象包括生產系統(tǒng)和生產輔助系統(tǒng)的設備、儀表、配電箱和信息，且建模對象的幾何模型的外觀、大小和位置應該和物理生產線完全保持一致，建模對象都需賦予唯一的編碼，建模對象都需定義它的物流輸入輸出的設備、信息流輸入輸出的信息點和供電設備，并通過設備的唯一編碼將彼此關聯(lián)起來，建模對象都需要定義分類、名稱、規(guī)格、型號、關鍵技術參數(shù)等屬性對于核心生產設備，需要定義它的行為，并對設備行為進行編碼。

4.根據權利要求2所述的一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：所述產品信息建模在對產品信息建模時，需對產品的構成、零部件組成、加工工藝數(shù)據、加工工藝裝備、材料清單和工時定額信息進行數(shù)學建模，所述過程信息建模對過程信息建模時，需對生產線的工藝流程、物流路徑、資源的輸入輸出、信息的輸入輸出、運行原理等進行數(shù)據建模，所述仿真信息建模對仿真信息建模時，應在擁有足夠穩(wěn)定性與完備性的基礎之上，對真實生產系統(tǒng)的幾何信息、功能特點和產能信息，建立真實生產系統(tǒng)的數(shù)字化映射。

5.根據權利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：所述車間信息系統(tǒng)集成技術通過企業(yè)信息服務總線對業(yè)務數(shù)據、模型屬性數(shù)據、模型幾何數(shù)據和產線實時數(shù)據等不同數(shù)據格式的數(shù)據進行系統(tǒng)集成，通過WebService和企業(yè)信息服務總線分別對云端仿真分析系統(tǒng)和物理車間進行數(shù)據集成。

6.根據權利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：所述制造過程仿真優(yōu)化方法通過整合虛擬或者物理系統(tǒng)的高維數(shù)據，得到一個提供數(shù)據導向的決策方案，將數(shù)字孿生虛擬環(huán)境中訓練好的人工智能算法模型應用于實際物理車間，指導物理車間和設備的生產優(yōu)化，并借助深度神經網絡迭代更新數(shù)字孿生模型，從而使車間數(shù)字孿生模型越來越準確地反映真實物理車間。

7.根據權利要求6所述的一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：所述制造過程仿真優(yōu)化方法通過對圖樣、計劃表、零部件采購單、物料清單、派工單、更改單等圖文資料進行建模，將其轉化為數(shù)字孿生模型中的相應數(shù)據，使用人工智能算法構建制造過程的大數(shù)據模型，運用強化學習算法，以產線的運行參數(shù)作為一階段的參數(shù)，產線的運行效率作為算法的結果狀態(tài)，進行循環(huán)迭代，逐步優(yōu)化算法，達到產線生產效率最優(yōu)。

8.根據權利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的船舶數(shù)字化車間仿真方法與系統(tǒng)，其特征在于：所述離線虛擬組合設計仿真技術構建專機設備、機器人、倉儲和物流用生產設備的三維模型，將生產設備運動控制腳本和通訊標準信息封裝成對象，提煉參數(shù)模型，建立生產設備三維制造信息模型庫，以此支持整線或單元快速定制設計，所述離線虛擬組合設計仿真技術進行生產設備離線虛擬組合設計仿真，模擬整線或單元的配置、布局與運動情況，并將整線或單元配置及運行過程的優(yōu)化問題抽象成數(shù)學模型，使用人工智能算法對此問題進行優(yōu)化，以此形成整線或單元的執(zhí)行引擎，所述離線虛擬組合設計仿真技術建立執(zhí)行引擎與仿真模型之間的指令通道與信息通道，使得整線或單元的執(zhí)行引擎可以控制仿真模型的運動，根據仿真結果對生產設備組合方式、生產流程進行持續(xù)優(yōu)化。