[发明专利]基于数据驱动的设计工艺制造一体化数字孪生系统

说明书

本发明公开了基于数据驱动的设计工艺制造一体化数字孪生系统，属于工艺制造技术领域，通过建立孪生数字模型，使实体设备数据驱动孪生数字模型与实体设备进行协同运动，孪生数字模型驱动实体设备与其进行协同运动，实现双向协同运动目的，有效模拟实体设备工作状况，通过对生产数据的采集，按照生产逻辑关系，对大数据进行汇总从而形成一体式管理体制，通过实时对生产数据的监测，模拟车间各系统完成整套流程，通过对模拟数据的分析监控，系统自动给出车间工作指导建议，将实时数据与管理体制中标准数据库进行差值计算，通过计算结果与隐患时间关联匹配最终进行应急预案的生成，避免出现事故滞留现象，降低生产安全隐患。

技术领域

本发明属于工艺制造技术领域，具体为基于数据驱动的设计工艺制造一体化数字孪生系统。

背景技术

智能制造不仅为企业生产运作管理的“兵棋推演”提供了基础和条件，也为企业战略管理的“兵棋推演”提供了基础和条件，因为智能制造有以下三方面的管理特征：首先，智能制造是互联网、大数据和人工智能与先进制造技术深度融合的产物，形成数字李生驱动的制造模式变革；其次，基于数字孪生的智能制造形成规模经济与范围经济的协同，使解决制造管理中效率与灵活的二元性问题提升到一个新的高度；最后，基于智能制造，制造业能够真正实现面向用户需求的管理创新，从而形成现实意义而非理论意义上的用户驱动的管理变革21，因此，智能制造可以为企业战略管理和生产运作的模拟优化提供不同的场景分析。

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统，数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域。

数字孪生，数字孪生技术起源于美国国家宇航局在阿波罗项目中对飞行器的镜像，并在飞行状态监控中应用。通用电气公司在其云平台上实施数字孪生体，采用大数据、物联网等先进技术，实现对发动机的实时监控、及时检查和预测性维护，有时候也用来指代将一个工厂的厂房及产线，在没有建造之前，就完成数字化模型。从而在虚拟的赛博空间中对工厂进行仿真和模拟，并将真实参数传给实际的工厂建设。而工房和产线建成之后，在日常的运维中二者继续进行信息交互，数字孪生技术作为一项突破性的技术为此提供了巨大的推动力，它有可能改变今天和未来制造业的面貌。数字孪生，作为现实世界的一面镜子，提供了一种模拟、预测和优化物理制造系统和过程的手段。利用数字孪生和智能算法可以实现数据驱动的操作监控和优化，开发创新的产品和服务，提高加工效率保证加工质量。虽然已有研究报道了数字孪生在制造业中的潜在应用前景，但目前在制造领域实现数字孪生的方法缺乏对数字双胞胎的概念、框架和开发方法的深入了解，阻碍了数字孪生应用于智能制造的发展。

基于离散型生产型企业加工生产的工艺流程中，工厂生产工序的监控及管理信息系统大多各司其职，单项系统仅能单独达到指定功能，使各个系统之间缺乏有效联动，出现意外事故时无法将各个系统进行有效关联，需依靠人工判断来进行紧急预案的实施，难以应对一系列的突发情况，使事故易出现滞留现象，提高生产的安全隐患，因此需一种基于数据驱动的设计工艺制造一体化数字孪生系统的解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了基于数据驱动的设计工艺制造一体化数字孪生系统，解决了单项系统仅能单独达到指定功能，使各个系统之间缺乏有效联动，出现意外事故时无法将各个系统进行有效关联，需依靠人工判断来进行紧急预案的实施，难以应对一系列的突发情况，使事故易出现滞留现象，提高生产的安全隐患的问题。

(二)技术方案