[發明專利]基于數字孿生的航天器裝配過程管控方法及系統

在審

• 申請號: 202111164836.1
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113805550A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 萬峰;邢香園;吳劍鋒;王治;趙文浩;陳瑞啟;陳小弟;馬海龍;徐陽鋒
• 申請（專利權）人: 上海衛星裝備研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供一種基于數字孿生的航天器裝配過程管控方法及系統，包括：確定航天器產品裝配的關鍵特征，構建產品裝配數字孿生模型，確定航天器裝配車間的關鍵要素，構建裝配車間數字孿生模型；采用物聯網平臺進行航天器裝配過程數據采集，定義航天器裝配過程關鍵事件，由關鍵事件驅動采集數據與產品裝配數字孿生模型、裝配車間數字孿生模型的虛實精準映射；基于產品裝配數字孿生模型進行航天器裝配過程實時管控與分析預測；基于裝配車間數字孿生模型進行車間實時管控與分析預測；對裝配過程孿生數據進行多維度組織管理，進行數據的存儲、管理與挖掘。本發明能夠提升航天器裝配過程數字化管控能力，提高產品裝配效率，保證產品質量。

技術領域

本發明涉及航天器裝配技術領域，具體地，涉及一種基于數字孿生的航天器裝配過程管控方法及系統。

背景技術

航天器具有產品組成復雜、技術難度大、精度要求高、質量控制極其嚴格等特點。裝配是決定航天器產品質量和研制進度的關鍵環節，其工藝流程復雜，生產準備與裝配周期長，生產擾動頻繁，生產進度、產品質量和技術狀態控制難度大。因此，實現裝配過程有效管控一直是航天器生產制造亟需解決的難題之一。同時，隨著航天器研制從傳統的單件研制模式向組批生產模式發展，需實現裝配全過程與全要素的協同、實時、閉環控制，保證產品研制進度與質量，并提高瓶頸資源、質量隱患等的分析預測能力。

公開號為CN104504175A的發明專利，公開了一種航天器裝配仿真系統及仿真方法，航天器裝配仿真系統包括運行管理模塊、三維視景模塊、裝配操作模塊、數據輸入模塊、應用核心模塊、數據輸出模塊、仿真支撐平臺，運行管理模塊、三維視景模塊、裝配操作模塊、數據輸入模塊、應用核心模塊、數據輸出模塊都與仿真支撐平臺連接。

目前，國內外在復雜產品裝配車間管控技術及制造執行系統方面開展了較為深入的研究，實現了離散裝配模式下的計劃排產、數據采集及過程管控等，同時初步探索了數字孿生技術在裝配車間管控中的研究與應用，但現有方法和系統難以滿足航天器裝配過程全面互聯感知、信息物理融合及智能化管控需求，主要存在以下問題：①航天器裝配過程中產品狀態變化十分頻繁，裝配車間內各類生產要素的分配、流轉和使用等活動較多，傳統管控方式主要通過MES系統進行人工確認、數據記錄與分析、異常處理等，對于過程控制的實時性和準確性都較低；②航天器裝配數字孿生模型和裝配車間數字孿生模型構建較為困難，裝配過程中采集的多源異構原始數據難以準確、高效地與產品、車間模型進行關聯融合；③缺少實現航天器裝配進度、質量、技術狀態等數字孿生管控的方法與系統，難以實現裝配過程的模擬、監控、預測和控制。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種基于數字孿生的航天器裝配過程管控方法及系統。

根據本發明提供的一種基于數字孿生的航天器裝配過程管控方法及系統，所述方案如下：

第一方面，提供了一種基于數字孿生的航天器裝配過程管控方法，所述方法包括：

步驟S1：確定航天器產品裝配的關鍵特征，基于所述關鍵特征構建產品裝配數字孿生模型，同時確定航天器裝配車間的關鍵要素，基于所述關鍵要素構建裝配車間數字孿生模型；

步驟S2：采用物聯網平臺進行航天器裝配過程數據采集，定義航天器裝配過程關鍵事件，由關鍵事件驅動采集數據與產品裝配數字孿生模型、裝配車間數字孿生模型的虛實精準映射；

步驟S3：基于所述產品裝配數字孿生模型進行航天器裝配過程實時管控與分析預測；

步驟S4：基于所述裝配車間數字孿生模型進行車間實時管控與分析預測；

步驟S5：對裝配過程孿生數據進行多維度組織管理，進行數據的存儲、管理與挖掘。

優選的，所述步驟S1中基于關鍵特征構建產品裝配數字孿生模型的步驟進一步包括：