[發明專利]一種面向裝配車間的數字孿生模型的構建方法

在審

• 申請號: 202210922453.4
• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115392645A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 李波;楊宇晨;劉民岷;潘曉勇;郅慧;符欣
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04;G06F30/20
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

1.一種面向裝配車間的數字孿生模型的構建方法，包括多尺度模型的構建、多維度模型的構建以及相應的模型融合、模型輕量化方法；

步驟1：多尺度數字孿生模型構建：

多尺度是指元素、工序、生產線、車間四個基本的工業尺度，按照層次化建模方法從顆粒度最小的元素尺度依次往上進行建模；

步驟1.1：元素包含實體類與空間類兩大類，其中實體類包括了采集設備、物流設備、裝配設備、操作員四種元素，空間類包括了倉儲空間、生產空間、運輸空間三種元素，分析建立包含元素種類、屬性與相互關系的形式化表達式；

步驟1.2：構建基于元素的工序映射模型，結合生產實際將工序分為四種類別：準備類、檢測類、操作類與清理類，通過元素的不同組合關系來反映不同的工序功能與屬性；

步驟1.3：以工序與元素為基礎，構建生產線的形式化表征；用工序流的模式將工序組織起來，再輔以不同的獨立元素，利用不同的工序組織形式來確定生產線的組織形式，確定生產線的屬性、相互關系；

步驟1.4：結合元素、工序、生產線三個尺度模型，構建車間尺度的整體框架，保證車間內部邏輯的一致性與功能之間的獨立性；

步驟2：多維度數字孿生模型構建；

從幾何、物理、行為、規則四個層面建模。基于模型的定義(MBD)技術是以機械設備的幾何模型為基礎，將工藝信息、物理信息、編號屬性信息等信息附著于幾何模型之上，實現模型的輕量化與高效化。借鑒于MBD方法的思路，提出一種基于工藝過程定義(Bill ofProcess，BOP)的數字孿生模型建模技術，以幾何模型作為基礎，對于工藝過程信息、產品物理信息等涉及物理模型、行為模型、規則模型的信息在幾何模型上完成附著，虛擬映射的形式化描述為：

V＝M+P+B+I；

PΔBΔI→M；

依據多尺度建模階段建立的不同的粒度的模型可以形成基于不同粒度數據的數據節點。數據節點的建立首先需要確定在不同層級節點所需要涵蓋的數據與信息，然后再完成不同節點間節點流的建立，明確節點間的組成邏輯與組成關系；

步驟2.1：基于多尺度模型進行數據節點的確立，主要是基于元素、工序模型來建立基礎的數據節點，確定與不同類型要素、工序相匹配的數據節點以及獨立控制作用的數據節點；

步驟2.2：依據構建的數據節點特征，將數據節點的演化過程類比為樹的生長過程，確定數據節點的演化邏輯；

步驟2.3：考慮基于多源信息融合理論，根據通用的物理信息融合框架建立三級數據融合模式，結合多尺度模型，形成在工序層級實現元數據融合，在生產線層級實現特征級數據融合，在車間層級實現決策級數據融合的三級數據融合模式，完成多尺度多維度模型的融合。