[发明专利]一种数字孪生装备构建方法和系统

说明书

本发明涉及一种数字孪生装备构建方法和系统，所述方法包括:步骤S1：构建初始孪生装备；步骤S2：实现仿真模型和物理模型的多刻度同步对准；步骤S3：获取孪生装备和制造设备的不对称参数对应关系信息；步骤S4：设置并同步运行制造设备和孪生装备。本发明能够根据制造设备的使用进程的推进而进行阶段性的更新，来保障孪生装备的可同步性，降低初始构建难度。

技术领域

本发明属于机械自动化领域，尤其涉及一种数字孪生装备构建方法和系统。

背景技术

智能制造系统的实时动态优化管理对于提升制造能力具有重要作用，数字孪生技术能够为制造系统的生产管理与优化分析提供虚拟运算平台，制定更加合理的生产计划，逐步成为国内外研究的热点。精准可靠的数字孪生模型构建是数字孪生技术应用落地的基础问题。制造型企业未来的发展方向,是通过高度自动化、数字化、可视化、建模和集成实现生产控制优化。许多研究已经讨论了针对特定制造行业情境下的智能化问题。通过基于数字孪生的框架,工厂可以更准确、灵活地控制生产过程,以响应市场需求的变化。数字孪生还可以帮助降低低效生产的成本,提高企业的经济效益和可持续发展能力。在物理和信息世界之间构建数字孪生的理论,对于提升生产仿真和控制技术有着重要的意义。此外,在生产控制过程中提供基于新技术的应用方法,如结合了仿真、机器学习和物联网技术的方法,在生产制造的控制领域是值得探索的理论和实践方向。然而,与制造业对数字孪生构建理论和应用方法的迫切需求相比,关于数字孪生理论与应用方法的学术研究,仍处于探索阶段。首先，过去大部分研究工作的注意力都集中在实体产品生命周期管理上。没有考虑到设备状态，设备环境都是动态变化的，尤其是孪生装备搭建的初期，设备往往处于不稳定的状态，在该环境下搭建的系统很难对设备后续的工作提供有效的借鉴和帮助。其次，现有技术往往停留在构建一个孪生装备，通过虚实的参数映射实现两者之间的同步显示，现有技术没有考虑制造设备会随着使用时间的变化而产生不可忽略的变化，而当制造设备产生这种变化时，虚拟设备无法明了制造设备哪里产生了变化，而仅仅用进一步的做信息同步，这样的孪生装备仅实现了对物理空间的数字化虚拟表达，并不能使虚拟空间对物理空间的相应动态事件做出决策，从而反馈给物理空间进行执行；其次，现有数字孪生装备的构建成本过高，主要是因为数字孪生设备的构建很难，对于很多小型任务或者小型设备来说构建性价比太低；接着：现有的孪生设备参数有很多不可忽视影响的参数都是不可调节或者设置，并最终影响了同步一致性和预测精度；制造设备作为物理设备，其设备性能会随时时间的改变而改变，这样的改变可能是基于材料的，也有可能是基于间隙的，这样的改变是不可忽略但是又往往最容易被忽略；上面的问题都很重要并且亟待解决；针对上述现有技术中的问题，本发明能够根据制造设备的使用进程的推进而进行阶段性的更新，来保障孪生装备的可同步性，降低初始构建难度；基于面积趋势方式，基于离散点对趋势做量化判断，指引孪生装备做阶段切换，从而在运行全阶段都能够和设备之间保持同步最大化；采用基于大数据的对应关系映射的方式，在多点对准的基础上，使得在加入不可调节参数影响的情况下支撑了孪生装备的可同步性。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种数字孪生装备构建方法，所述方法包含如下步骤：

步骤S1：构建初始孪生装备；

步骤S2：实现仿真模型和物理模型的多刻度同步对准；

步骤S3：获取孪生装备和制造设备的不对称参数对应关系信息；

步骤S4：设置并同步运行制造设备和孪生装备。

进一步的，所述数字模型是仿真模型或模拟模型。

进一步的，通过积累的方式获取参数对应关系。

进一步的，所述积累的数据是阶段相关的。

进一步的，制造设备内嵌有PLC模块，所述PLC模块具有数据采集功能，通过厂房通信网络，直接获取与设备、环境等相关信息。

一种数字孪生装备构建系统，包括：