一种基于数字孪生技术的智慧工厂系统及方法与流程

本发明涉及数字孪生，特别涉及一种基于数字孪生技术的智慧工厂系统及方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、目前物联网操作系统平台是通过对各个设备的数据信息进行智能分析，但并没有将其整合起来，对整个工厂的生产流水线进行模拟分析。

4、因此，本发明提出一种基于数字孪生技术的智慧工厂系统及方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于数字孪生技术的智慧工厂系统及方法，用以通过数字孪生技术与智慧工厂中各个传感器以及设备的整合模拟，实现对智慧工厂的有效分析，便于对产品进行及时判断与调整。

2、本发明提供一种基于数字孪生技术的智慧工厂系统，包括：

3、传感器设置模块，用于根据智慧工厂中不同智慧设备的设备属性，设置相关的检测传感器；

4、模拟分析模块，用于基于数字孪生技术，将不同检测传感器采集的单独设备信息进行设备模拟分析，并对所述智慧工厂的所有设备进行流水线模拟分析；

5、参数预测模块，用于根据设备模拟分析结果以及流水线模拟分析结果，对所述流水线的模拟生产产品的生产参数进行预测；

6、参数调整模块，用于将预测的产品参数与规范的产品参数进行比较，获取得到对预测的产品参数的调整因子，并按照所述调整因子对模拟流水线过程进行规范化调整。

7、优选的，所述传感器设置模块，包括：

8、日志获取单元，用于获取每个智慧设备的设备工作日志；

9、异常分析单元，用于对所述设备工作日志进行日志分析，确定对应智慧设备的同类型异常运行参数；

10、异常位置确定单元，用于基于设备工作模型确定产生所述同类型异常运行参数的异常位置；

11、传感器配置单元，用于基于所述智慧设备的设备属性、异常位置的位置属性以及异常属性，从部署数据库中匹配相应的第一传感器，并设置在对应的异常位置进行检测，同时，按照所述智慧设备的设备属性以及正常位置的工作属性，从部署数据库中匹配相应的第二传感器，并设置在对应的正常位置进行检测。

12、优选的，所述模拟分析模块，包括：

13、向量获取单元，用于基于设置在同个智能设备的传感器集合中的每个传感器所采集的工作信息，得到对应传感器的工作向量；

14、模型构建单元，用于基于数字孪生技术，构建所述同个智能设备的初始设备模型，并将对应传感器的工作向量依次输入到所述初始设备模型，得到模拟设备模型；

15、过程捕捉单元，用于向所述模拟设备模型依次输入设备处于不同工作模式下的设备运行指令，并捕捉得到基于不同设备运行指令下的模拟运行过程；

16、过程线获取单元，用于根据所述智慧工厂的预设流水线，确定每个智慧设备的线位置，并按照所述线位置的位置部署情况，将匹配的模拟运行过程配置在相应的部署线上，得到模拟线过程；

17、其中，所述模拟线过程为流水线模拟分析结果。

18、优选的，所述参数预测模块，包括：

19、标注单元，用于确定单独设备的设备模拟分析结果，并与对应的单独设备所匹配的标准设置结果进行一一对比分析，按照每个结果指标所对应的对比分析差异大小，对相应的设备模拟分析结果进行第一适应性标注；

20、差异分析单元，用于确定所述智慧工程的流水线模拟分析结果，并与标准流水线设置结果进行一一对比分析，按照每个流水线指标所对应的对比分析差异大小，对相应的流水线模拟分析结果进行第二适应性标注；

21、阵列获取单元，用于根据第一适应性标注结果，提取同标注的第一模拟结果，并按照流水线顺序构建第一标注阵列，同时，根据第二适应性标注结果，提取同标注的第二模拟结果，并按照流水线顺序构建第二标注阵列；

22、一致性判断单元，用于确定第一标注阵列与第二标注阵列的参数一致性；

23、基于一致性判断结果，确定相应的模拟结果，并预测生产产品的生产参数。

24、优选的，所述一致性判断单元，用于：

25、当一致性判断结果满足一致标准时，则按照流水线模拟分析结果，预测生产产品的生产参数；

26、当一致性判断结果不满足一致标准时，则从所述流水线模拟分析结果以及单独设备的设备模拟分析结果中分别提取同模拟参数下所标注异常小的模拟结果，构建新的模拟结果，并基于所述新的模拟结果，预测生产产品的生产参数。

27、优选的，所述参数调整模块，包括：

28、比较单元，用于将预测的产品参数与规范的产品参数进行比较；

29、值确定单元，用于根据比较结果，确定异常参数以及异常参数的异常超出值；

30、因子获取单元，用于将所述异常超出值以及异常参数，输入到因子分析模型中，得到调整因子。

31、优选的，所述参数调整模块，还包括：

32、因子作用单元，用于确定每个调整因子的作用线程；

33、附加单元，用于根据所述作用线程，确定线程切入点以及线程切出点，并附加在所述模拟流水线上；

34、规范化调整单元，用于基于附加结果，实现对模拟流水线过程的规范化调整。

35、本发明提供一种基于数字孪生技术的智慧工程方法，包括：

36、步骤1：根据智慧工厂中不同智慧设备的设备属性，设置相关的检测传感器；

37、步骤2：基于数字孪生技术，将不同检测传感器采集的单独设备信息进行设备模拟分析，并对所述智慧工厂的所有设备进行流水线模拟分析；

38、步骤3：根据设备模拟分析结果以及流水线模拟分析结果，对所述流水线的模拟生产产品的生产参数进行预测；

39、步骤4：将预测的产品参数与规范的产品参数进行比较，获取得到对预测的产品参数的调整因子，并按照所述调整因子对模拟流水线过程进行规范化调整。

40、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

41、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于数字孪生技术的智慧工厂系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂系统，其特征在于，所述传感器设置模块，包括：

3.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂系统，其特征在于，所述模拟分析模块，包括：

4.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂系统，其特征在于，所述参数预测模块，包括：

5.如权利要求4所述的基于数字孪生技术的智慧工厂系统，其特征在于，所述一致性判断单元，用于：

6.如权利要求1所述的基于数字孪生技术的智慧工厂系统，其特征在于，所述参数调整模块，包括：

7.如权利要求6所述的基于数字孪生技术的智慧工厂系统，其特征在于，所述参数调整模块，还包括：

8.一种基于数字孪生技术的智慧工程方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种基于数字孪生技术的智慧工厂系统及方法，其系统包括：传感器设置模块，用于根据智慧工厂中不同智慧设备的设备属性，设置相关的检测传感器；模拟分析模块，用于基于数字孪生技术，将不同检测传感器采集的单独设备信息进行设备模拟分析，并对智慧工厂的所有设备进行流水线模拟分析；参数预测模块，用于根据设备模拟分析结果以及流水线模拟分析结果，对流水线的模拟生产产品的生产参数进行预测；参数调整模块，用于将预测的产品参数与规范的产品参数进行比较，获取调整因子对模拟流水线过程进行规范化调整。通过数字孪生技术与智慧工厂中各个传感器以及设备的整合模拟，实现对智慧工厂的有效分析，便于对产品进行及时判断与调整。

技术研发人员：余丹,兰雨晴,黄永琢,王丹星,李越晋
受保护的技术使用者：慧之安信息技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15