[发明专利]基于数字孪生的离散车间精准配送智能调度系统

说明书

本发明公开了基于数字孪生的离散车间精准配送智能调度系统，调度系统包含物理车间层；车间数据层，车间数据层为车间内的实体中采集到的数据，传输到虚拟车间层中；数据融合后，再将不同实体生成的数据转换成相应的数据格式存入MySQL数据库；虚拟车间层，虚拟车间层为基于实体的虚拟车间模型，虚拟车间层包含OPC UA信息模型，基于MySQL数据库将车间信息整体模型划分为五类信息概念模型，这五类信息概念模型与虚拟车间模型之间都属于局域与整体的关系，然后根据车间中的任务、计划，实例化若干任务对象，实现对车间中任务的描述；在应用服务层，建立基于多智能体的强化学习物流调度算法，建立配送系统实时调度模型，实现AGV精准配送路径的生成。

技术领域

本发明涉及数字孪生技术领域，特别涉及一种基于数字孪生的离散车间精准配送智能调度系统。

背景技术

随着新一代信息通信技术的不断发展，生产车间逐渐趋于智能化，如何充分利用物联网、人工智能、大数据等先进技术为车间生产配送提供智能化的调度支持，实现及时交货、提高客户满意度，成为了提升企业竞争力的关键问题。离散车间生产路径灵活，可以有效满足多品种、小批量的生产要求，是一种被广泛运用的车间模式。但是随着产品需求趋于个性化，制造工艺更加多样，实际离散车间物流调度问题也变得更加复杂，制造企业对离散车间物流调度问题的解决方法在自主性、智能性、预测性等方面提出了更高的要求。实现制造的物理空间和信息空间的互联互通和智能化操作是实现智能制造关键，也是智能化调度的关键。数字孪生利用数字方式对物理对象进行高保真地建模，在虚拟空间中模拟物理实体的特征、行为，并通过虚实交互、数据融合增值、知识挖掘、迭代优化等手段，结合基于强化学习的精准配送调度算法，从而实现更加自主化、先见化、智能化的车间精准配送调度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的是在于提供一种基于数字孪生的离散车间精准配送智能调度系统，结合强化学习技术、数据库技术、数字孪生建模技术等，实现离散车间自组织生产过程的物料精准配送。

为此，本发明通过以下技术方案予以实现：基于数字孪生的离散车间精准配送智能调度系统，所述调度系统包含物理车间层，所述物理车间层包含作业车间内的实体；

车间数据层，所述车间数据层为车间内的实体中采集到的数据，所述数据从实体中获取，传输到虚拟车间层中；数据通过解码器对信息进行解码后交由RFID中间件进行处理和融合，再将不同实体生成的数据转换成相应的数据格式存入MySQL数据库；

虚拟车间层，所述虚拟车间层为基于实体的虚拟车间模型，所述虚拟车间层包含0PC UA信息模型，基于MySQL数据库将车间信息整体模型划分为五类信息概念模型，这五类信息概念模型与虚拟车间模型之间都属于局域与整体的关系，对于任一个加工车间，首先根据采集到的实体数据实例化出五类信息概念模型的对应若对象，以表示车间的全部生产要素；然后根据车间中的任务、计划，实例化若干任务对象，实现对车间中任务的描述；

在应用服务层，所述应用服务层读取车间数据层生成的数据与模拟车间层的车间任务描述，建立基于多智能体的强化学习物流调度算法，建立配送系统实时调度模型，实现AGV精准配送路径的生成。

进一步的，五类信息概念模型分为是设备信息概念模型、人员信息概念模型、物料信息概念模型、环境信息概念模型以及订单任务信息概念模型。

进一步的，所述物理车间层内包含机床、AGV、机器手、自动仓储、传感器、射频识别RFID装置，用于接收制造指令并执行制造任务，感知和处理基于物联网的异构、多源、实时数据。

进一步的，所述基于多智能体强化学习物流调度算法模型包含路径调度优化模型和多智能体强化学习算法；其中，

所述路径调度优化模型通过以下过程建立：