[发明专利]一种云边协同的数字孪生模型组装与融合方法

说明书

本发明公开了一种云边协同的数字孪生模型组装与融合方法，该方法针对云边协同的数字孪生系统中的模型组装与融合问题，包括：数字孪生的建模对象的模块分解，针对不同的模块建立其数字孪生模型；从空间关系和约束关系维度剖析模型间关联关系，计算模型间的耦合度，并根据耦合度对模型集进行聚合划分；计算模型在运行时所占用的计算资源和时间规模，根据计算结果把模型分配到边缘层和云端；在边缘端设备和云端进行模型的组装与融合，并进行边云协同。方法通过对数字孪生对象进行模块分解、模型耦合度分析、模型运行所占计算资源和时间规模分析，进行云端和边缘层模型组装与融合以及云边协同，能够在一定程度上提高数字孪生系统中模型的运行效率。

技术领域

本发明属于工业工程、计算机科学和制造领域，具体涉及一种云边协同的数字孪生模型组装与融合方法。

背景技术

当前，全球新一轮科技革命和产业变革加紧孕育兴起，并与制造业转型升级形成了历史性交汇，给制造行业带来了新的机遇。数字孪生作为实现制造物理世界和信息世界交互与融合的一种有效途径，得到了国内外相关领域学术界和企业界高度关注。数字孪生不仅可以利用数据和模型驱动来理解、监控、优化和控制物理世界，而且还可以利用虚拟模型和仿真技术预测未来状态与探讨未知世界。由于资源的复杂性，资源的数字孪生模型往往不是仅仅只有一个或一种模型，而是多个模型的组装与融合。因功能和性能的不同，有些模型可能需要功能强大的计算服务来发挥其主要性能，而有些轻量级模型只需部署在边缘层运行即可。因此，数字孪生模型可由部署于不同平台和位置的模型组装与融合产生。

现有数字孪生模型的组装融合未考虑模型功能和性能的差异，统一在边缘层进行模型组装融合会产生边缘计算资源不足而运行失败或超时问题，而统一在云端进行模型组装融合管理，会产生模型的数据通信量大、网络拥塞、时延长的问题。为此，本发明公开了一种云边协同的数字孪生模型组装与融合方法，该方法通过对数字孪生对象进行模块分解、模型耦合度分析、模型运行所占计算资源和时间规模分析，进行云端和边缘层模型组装与融合以及云边协同，能够在一定程度上提高数字孪生系统中模型的运行效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提供一种云边协同的数字孪生模型组装与融合方法，该方法涵盖了数字孪生建模对象的模块分解、模型耦合度分析、模型运行所占计算资源和时间规模分析、云端和边缘层模型组装与融合以及云边协同，能够在一定程度上提高数字孪生系统中模型的运行效率。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种云边协同的数字孪生模型组装与融合方法，包括：

步骤(1)、对数字孪生的建模对象进行模块分解，数字孪生的建模过程是针对具体对象进行的，定义Obj表示数字孪生的建模对象，即Obj为在进行数字孪生应用时物理空间中的实体事物或过程，根据实际数字孪生应用需求Obj可分解为不同的模块Obj＝{O₁，O₂，...，O_j，...，O_n}，其中O_j表示Obj的第j个模块，j＝1，2，...n，n为数字孪生的建模对象分解的模块数量；针对不同的模块O_j建模人员建立其数字孪生模型m_j，则数字孪生的建模对象Obj对应的模型集为M＝{m₁，m₂，...，m_j，...，m_n}，数字孪生模型的组装与融合是模型集M中的子模型的组装与融合。