[發(fā)明專利]電子裝備數(shù)字孿生模型及其構(gòu)建方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111549409.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN114357732A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭磊;田富君;魏一雄;張紅旗;郭黎;張燕龍;陳亮希;程五四;謝伶俐;吳錢昊;時(shí)宇航;蘇建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/10;G06F111/02;G06F119/02;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京久誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 劉歸港

1.一種電子裝備數(shù)字孿生模型，其特征在于，包括數(shù)字孿生元模型和數(shù)字孿生派生模型；

所述數(shù)字孿生元模型包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型和數(shù)據(jù)分析模型；

所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，用于描述物理裝備的幾何信息、物理屬性和裝配約束關(guān)系；

所述數(shù)據(jù)分析模型，用于表達(dá)物理裝備的功能特征，包括結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型、控制系統(tǒng)模型、電氣系統(tǒng)模型、以及面向應(yīng)用服務(wù)的所述數(shù)字孿生派生模型的人工智能算法模型；

所述數(shù)字孿生派生模型，用于反映物理裝備應(yīng)用過(guò)程中的物聯(lián)管控維。

2.一種如權(quán)利要求1所述的電子裝備數(shù)字孿生模型，其特征在于，還包括環(huán)境模型，所述環(huán)境模型用于反映物理裝備作業(yè)環(huán)境。

3.一種如權(quán)利要求1或者2所述的電子裝備數(shù)字孿生模型，其特征在于，所述數(shù)字孿生派生模型，用于采用數(shù)學(xué)方法對(duì)物理設(shè)備的故障模式進(jìn)行識(shí)別、評(píng)價(jià)，所述數(shù)學(xué)方法包括基于知識(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、專家系統(tǒng)法、故障樹法、以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多元統(tǒng)計(jì)分析法、聚類分析法。

4.一種如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的電子裝備數(shù)字孿生模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括：

S300、需求分析：根據(jù)物理裝備不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，梳理模型的幾何特征、物理屬性、約束條件和行為規(guī)則信息，確定數(shù)字孿生模型的構(gòu)建、應(yīng)用之間的關(guān)系內(nèi)容；

S301、模型構(gòu)建：根據(jù)物理裝備的特點(diǎn)和不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件、仿真軟件和人工智能算法分別構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型和數(shù)據(jù)分析模型，所述數(shù)字孿生模型支持裝備故障點(diǎn)在模型上的標(biāo)記、加載和顯示；

S302、模型融合：在統(tǒng)一的坐標(biāo)系上，對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型和數(shù)據(jù)分析模型進(jìn)行融合，并按照實(shí)際操作要求與規(guī)范進(jìn)行坐標(biāo)匹配、位置標(biāo)定；

S303、模型檢查與修改：通過(guò)物理裝備的歷史數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型工作，檢查模型的魯棒性和合理性，并對(duì)于模型檢查不符合要求的幾何、物理、約束或者功能特征進(jìn)行修改；

S304、模型管理：對(duì)模型進(jìn)行分層次、類別和版本管理。

5.如權(quán)利要求4所述的電子裝備數(shù)字孿生模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述S301中通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件建立物理裝備的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，對(duì)裝備幾何特征進(jìn)行映射，材質(zhì)應(yīng)與物理裝備的材質(zhì)一致，顏色、紋理、貼圖應(yīng)接近于物理裝備實(shí)際外觀；采用仿真軟件和人工智能算法建立物理裝備的數(shù)據(jù)分析模型，對(duì)裝備行為機(jī)理進(jìn)行描述。

6.如權(quán)利要求3所述的電子裝備數(shù)字孿生模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述S301中數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的構(gòu)建過(guò)程包括：

S400、接口設(shè)計(jì)：按照預(yù)定義的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入/輸出，并適配接入數(shù)據(jù)分析模型的軟件接口；

S401、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型設(shè)計(jì)：通過(guò)三維設(shè)計(jì)平臺(tái)或工具，對(duì)已有的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化、輕量化、貼圖處理，對(duì)無(wú)法直接獲取的裝備數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行逆向建模，并根據(jù)孿生數(shù)據(jù)進(jìn)行模型動(dòng)態(tài)更新；

S402、模型簡(jiǎn)化與輕量化：刪除不影響模型應(yīng)用要求中的幾何特征、零部件和信息，對(duì)保留的幾何特征進(jìn)行面片處理，使模型簡(jiǎn)化和輕量化的數(shù)據(jù)量小，并盡量保證輕量化后的模型與物理裝備在幾何、外形上保持一致；

S403、模型物理屬性和約束條件：根據(jù)物理裝備的物理屬性進(jìn)行設(shè)置，并根據(jù)不同應(yīng)用需求，設(shè)置材料屬性，所述材料屬性包括力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)屬性；

S404、模型檢查與修改：按照模型應(yīng)用需求以及物理裝備與模型的幾何特征、裝配約束一致性檢查規(guī)則，對(duì)模型進(jìn)行檢查，并根據(jù)模型檢查的結(jié)果，對(duì)不符合要求的幾何、設(shè)置材料和裝配約束等組成要素進(jìn)行修改。