[发明专利]一种面向飞机装配的生产车间全要素模型

说明书

本发明提供了一种面向飞机装配的生产车间全要素模型，包括物理车间层、要素模型层和模型调用层；要素模型层工艺模型、工装模型、零件几何模型、过程模型、协作行为模型、生产仿真模型、知识模型、决策模型等共12个模型，覆盖了客观实际生产过程的人、机、料、法、环等全要素，涉及从最初工艺设计到最终质量检验阶段各个环节，对飞机装配生产全生命周期进行了全要素反应及为实际生产指导提供了依据。且本发明在所构建全要素模型基础上，将各模型进行集成、融合，并明确了模型之间的交互关系，通过模型将生产过程中的各要素、对象联系起来，能够辅助工作人员进行决策，提高了决策效率和准确性。

技术领域

本发明属于智能制造领域，具体涉及一种面向飞机装配的生产车间全要素模型。

背景技术

飞机装配工作在飞机制造中占有极其重要的地位，飞机装配过程是各大飞机制造公司在实现缩短生产周期、降低成本的目标中作为重点关注的问题。现代飞机装配中，低成本飞机制造的最大障碍是劳动密集且耗时耗力的装配工作。在当前飞机装配的生产车间运行中，对现场设备、人员、物料等的实时状态难以全面掌握，车间现场的实时生产数据和问题反馈以及相应的处理不够及时，飞机装配工艺设计、生产过程管理及问题处理决策主要依靠工作人员的经验，这些问题导致飞机装配工作效率不高。

数字孪生技术以物理车间实体为基础，构建可以真实反映物理车间真实状态的虚拟车间，对物理车间生产过程产生的数据进行实时采集，实现由物理车间到虚拟车间的映射，为提高飞机装配车间生产管控水平提供了思路。

现有的数字孪生技术构建包含物理车间所有要素的数字孪生模型，研究主要集中在孪生车间的整体架构层次，对具体的孪生模型构建研究较少；所研究的模型主要为仿真模型，大多是针对某一场景建立仿真模型，模型的要素种类少，无法全面地反映物理车间实际生产过程；现有研究对各模型之间的关系和交互体系设计不明确，不能很好地反映模型间的相互作用。因此，目前的数字孪生模型对物理车间的反馈控制效果有限。

发明内容

针对现有数字孪生技术所存在的不足，本发明提供了一种面向飞机装配的生产车间全要素模型。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种面向飞机装配的生产车间全要素模型，其特殊之处在于：包括物理车间层、要素模型层和模型调用层；

物理车间层主要用于获取并为要素模型层提供飞机装配的生产要素，包括车间中的人员、设备、物料、工装、工艺规程和现场生产数据；

要素模型层由模型单元和数据处理平台组成；数据处理平台用于对来自物理车间层的数据进行处理后，驱动所述模型单元的构建和优化；模型单元是所述物理车间层的真实映射，模型单元的仿真数据也会反馈给数据处理平台；

所述模型单元包括基础模型、支撑模型和业务模型；

基础模型包括产品信息模型、零件几何模型、资源/组织信息模型；产品信息模型用于实现不同应用系统间相互交换和共享设计的产品数据；零件几何模型用于对零件的设计和制造信息进行描述；资源/组织信息模型用于为实际工作的资源管理和人员安排提供基础；

支撑模型包括知识模型、决策模型、过程模型和协作行为模型；知识模型根据车间现场、工艺文档和工艺技术经验进行构建，用于提供飞机装配过程的工序内容、所用工装、测量及加工设备、操作人员及其之间的相互关系、属性；决策模型根据飞机装配过程中可能的故障种类、内容及其处理方法构建，形成故障诊断知识规则表，用于辅助决策；过程模型采用工作流技术构建，对飞机装配过程中的流程问题建立可视化模型，完成部署定义工作；协作行为模型由所述知识模型驱动构建，对装配现场生产要素进行智能体封装，接收决策指令控制车间设备完成物料运输任务；