[发明专利]一种复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法及系统

权利要求书

1.一种复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1）、设计航空设备总装生产线复杂装备全要素高保真数字孪生模块：

根据产线复杂装备类型以及产线物料和厂房设备，得到产线的关键工艺步骤、产线复杂装备的运行机理、历史运行数据；所述的关键工艺步骤、运行机理和历史运行数据，结合产线实际的生产关系和模式，不断对复杂装备模型以及产线工艺模型进行修正，直至满足精度需求，构建出航空设备总装生产线复杂装备全要素高保真数字孪生模块；

步骤（2）、设计复杂装备等效模拟数字孪生模块：设定产线复杂装备等效模拟的配置参数、产线复杂装备的运行机理和历史运行数据并因此得到产线复杂装备数字模型的等效模拟数据；根据所述等效模拟数据，通过设计的通信接口和协议驱动总装生产线的等效运行，从而构建出复杂装备等效模拟数字孪生模块；

步骤（3）、设计复杂装备故障注入数字孪生模块：设定待故障注入装备的故障注入方法和故障类型；根据所述的故障注入方法、故障类型和配置参数，结合所述等效模拟数据，实现航空设备总装生产线数字孪生系统的等效模拟运行，并得到故障的模拟运行结果；根据所述的模拟运行结果，得到针对故障注入后产生的异常状况的反馈以及相应的异常状况的应对措施，从而构建出复杂装备故障注入数字孪生模块。

2.根据权利要求1所述的复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法，其特征在于：所述步骤（1）中的所述产线复杂装备类型为物料自动导引运输车、转运自动导引运输车、六轴机械臂、激光定位仪和高清摄像头。

3.根据权利要求2所述的复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法，其特征在于：所述的关键工艺步骤包括控制物料自动导引运输车到物料临时存储区通过升降机以及立体仓库获取部分物料；物料自动导引运输车装载产线物料到转运自动导引运输车处通过激光定位仪确定相对位置并等待六轴机械臂进行下一步操作；六轴机械臂上的摄像头定位转运自动导引运输车上主体物料和物料自动导引运输车的部分物料；六轴机械臂抓取物料自动导引运输车的部分物料进行装配工作；航空设备完成初步的装配工作之后，转运自动导引运输车装载组装设备到达测试工位，并对其进行各种稳定性和功能性测试。

4.根据权利要求1所述的复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法，其特征在于：所述步骤（2）中的运行机理用于描述生产线中密切相关的产线复杂装备的数学模型。

5.根据权利要求1所述的复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法，其特征在于：所述步骤（2）中的历史运行数据用于描述生产线中密切相关的产线复杂装备在各种模块运行过程中所产生的多维度的数据。

6.根据权利要求1所述的复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法，其特征在于：

所述步骤（2）中的产线复杂装备等效模拟的配置参数包括产线复杂装备的配置参数和产线生产的配置参数；

所述步骤（2）中的等效模拟数据根据产线复杂装备的运行机理和历史运行数据，采用数据融合和生成算法，得到产线复杂装备数字模型的等效模拟数据；

所述的通信接口和协议采用TCP/IP或UDP协议。

7.根据权利要求1所述的复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法，其特征在于：

所述步骤（3）中的故障注入方法包括虚拟硬件故障注入方法和虚拟软件故障注入方法，故障类型包括自动导引运输车地标丢失、举升故障、通信中断、异常停车、六轴机械臂信号丢失、夹具不抓取、电机抱死、机械臂碰撞和行为受阻。

8.一种应用权利要求1-7之一所述的复杂装备数字孪生故障注入与等效模拟方法的系统，其特征在于，包括：

航空设备总装生产线复杂装备全要素高保真数字孪生模块，用于生产线的产线复杂装备、产线复杂装备的运行机理以及关键生产工艺的数字化展示和运行；

复杂装备等效模拟数字孪生模块，用于控制和驱动航空设备总装生产线复杂装备全要素高保真数字孪生模块运行；

复杂装备故障注入数字孪生模块，用于对航空设备总装生产线复杂装备全要素高保真数字孪生模块和复杂装备等效模拟数字孪生模块运行时进行故障注入操作。