基于模型驱动的复杂重型装备智能网络协同平台实现方法

本发明属于系统工程智能运维，具体涉及一种基于模型驱动的复杂重型装备生产智能运维平台实现方法。

背景技术：

1、装备制造业是国民经济的脊梁，是关系国家战略安全和国民经济命脉的基础性、战略性产业。其中铝挤压机应用范围广，属于制造产业链中重要的关键基础装备，是国民经济和国防安全的重要保障。大数据、云计算等新兴技术大力发展,驱动着重型装备企业向智能制造方向转型升级，而复杂重型装备行业的持续性变革离不开智能化平台的构建。进入21世纪，互联网以及新能源等新兴技术正在以极快的速度形成巨大产业能力和市场，推动着一场新的工业革命的发生，将使整个工业生产体系提升到一个新的水平。各个发达国家纷纷提出了发展智能制造、智能运维的国家战略。智能生产模式是智能制造的具体表现，是面向产品全生命周期的生产模式，是在传感器技术、自动化技术以及人工智能等技术的基础上，根据实时感知的信息制定并监控生产策略的生产技术，能够为打破传统黑箱作业提供新的思路。因此如何使用现有技术对铝型挤压机的生产制造进行智能运维，提高产品的生产效率具有重大意义。

2、铝挤压机具有结构复杂、体量庞大、零部件系列多、研制周期长、组织生产难度大、涉及资源众多的特点。随着科技的不断进步及市场竞争的不断加剧，挤压机制造研制企业经常面临着制造资源分散、资源难以合理配置和有效利用、生产效率低等问题，不利于装备制造业的长期可持续发展。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于模型驱动的铝挤压机生产智能运维平台实现方法，解决了现有技术中存在的铝挤压机制造资源分散、资源难以合理配置和有效利用、生产效率低，不利于装备制造业的长期可持续发展的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，基于模型驱动的铝挤压机生产智能运维平台实现方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1、收集铝挤压机买货供货双方信息，构建产品的需求分析；

4、步骤2、根据详细信息，构建基于mbse的铝挤压机系统模型；

5、步骤3、对初期设计的铝挤压机仿真模拟，进行产品的一致性检验；

6、步骤4、完成产品的设计之后，开始产品的生产制造；

7、步骤5、在产品生产车间布置传感器，采集车间现场数据并存储至数据库中；

8、步骤6、搭建铝挤压机生产的智能运维平台，将采集到的数据传输至平台中，并对数据进行可视化表达；

9、步骤7、编写脚本，将产品建模设计之初的重要参数输出至运维平台中；

10、步骤8、平台将采集到的设备现场数据与产品设计时的重要参数进行对比分析，从而不断更新整个系统；

11、步骤9、对平台添加优化算法，完善整个运维平台。

12、本发明的特点还在于，

13、步骤1具体按照以下步骤实施：

14、需求分析包含设计目标以及在产品设计过程中双方应承担的责任与义务，具体细节为：

15、①卖方服务范围：卖方承担铝挤压机的设计、制造、出厂检验、包装、准备、安装、调试、验收及售后服务；

16、②卖方供货范围：主机本体、机械化设备、主机液压控制系统、主机电气控制系统；

17、③卖方还需提供设备涂色；

18、④买方应尽的责任与义务包含：土建过程基础设计、电源配电设计、给排水压缩空气系统、设备的总体排布与车间标高。

19、步骤2具体按照以下步骤实施：

20、步骤2.1、对铝挤压机采用magicgrid的方法进行分析：

21、步骤2.1.1、采用magicgrid框架将铝挤压机系统划分为三个领域，分别为问题域、方案域以及实现域；

22、步骤2.1.2、在问题域中分析铝挤压机利益相关者的需求，并将系统分为白盒、黑盒对挤压机系统进行细化；

23、步骤2.1.3、在方案域中定义了铝挤压机系统逻辑设计的精确模型，为在挤压机设计提供了解决方案；

24、步骤2.1.4、在实现域中，将铝挤压机所涉及的软件、电气、机械等现实部分结合起来进行分析，得到完整的铝挤压机系统模型。

25、步骤2.2、在完成上述的系统框架之后，利用sysml语言开始对铝挤压机进行建模：

26、步骤2.2.1、利用enterprise architect软件构建系统用例图，在该系统用例图中进一步构建用户双方的用户示例图；

27、步骤2.2.2、根据步骤1中的内容，构建买卖双方的需求图，卖方需求图包含卖方服务范围、卖方设计责任与义务及卖方供货范围，买方需求图包含卖方设计责任与义务以及买方设计供货分工；

28、步骤2.2.3、构建铝挤压机的模块定义图，包含机械化设备系统模块定义图、铝挤压机架构模块定义图、主机电气控制系统模块定义图、主机液压控制系统模块定义图以及主机本体模块定义图；

29、步骤2.2.4、构建铝挤压机内部模块图，包含电气系统内部模块图、机械化装置系统内部模块图、挤压机主机设备内部模块图、系统背景内部模块图以及液压系统内部模块图；

30、步骤2.2.5、构建铝挤压机活动图，包含机械安装活动图、液压安装活动图；

31、步骤2.2.6、构建铝挤压机参数图，其中包含电气控制系统内部参数图以及控制系统内部参数图。

32、步骤3具体按照以下步骤实施：

33、在完成铝挤压机的模型搭建之后，将参数图中的不同阶段的工作参数和设备的大小尺寸参数利用设计图进行仿真测试，并附加生产真实环境，并进行产品的一致性检验，所谓产品一致性是指批量生产的产品与认证型式检验合格样品的符合程度。

34、步骤4具体按照以下步骤实施：

35、产品的设计完成之后，在生产车间中按照产品的生产步骤，分别对铝挤压机的各个子系统进行生产，最后统一进行组配安装。

36、步骤5中采集的车间现场数据包括：生产日期、设备实时监控画面、设备工作温度、每日每月订单数量以及车间耗电耗水耗气数据。

37、步骤6具体如下：

38、搭建铝挤压机生产的智能运维网页平台具体包含以下内容：

39、首先将将建立好的铝挤压机模型进行共享，即把建立的工程模型放在一个共享模型库里，工程模型包括需求模型、系统模型、软件模型、硬件模型；按照不同的领域将模型进行拆分，不同领域人员分配不同任务、整个相同领域的人员协同合作共同处理问题、解决任务，不同的领域包括机械领域、控制领域、电气领域；其次对后台数据库中的车间生产数据进行清洗、筛选和分类，去除掉冗余、错误的信息，将这些数据进行匹配至对应铝挤压机生产的智能运维网页模块中；最后对铝挤压机生产的智能运维网页平台中的设备温度检测、设备故障报警以及车间实时监控数据进行可视化表达处理，即将生产数据做成三维柱状图，可以使得管理人员方便查看历史数据；将车间耗电、耗水和耗电这三个主要能耗数据按照时间轴绘制折线图，处理使得数据显示更加形象清晰化；针对车间温度绘制温度报警圆盘图，对不同生产温度定义不同危险程度，可分为：正常、一般、危险这三个挡位并进行不同程度预警。

40、步骤8具体如下：

41、铝挤压机生产的智能运维网页平台在接收到模型上传的重要参数之后，结合车间现场实际工作所产生的数据进行分析：模型上传的参数作为挤压机初期设计时预定的数据会与实际现场工作时数据有差异，例如在设计之初时，设备设定的最高工作温度为500度，但是在实际运行时，车间检测的温度超出了该预定值，则需要以实际工作参数为准，反馈至设备设计之初，调整该产品的设计模型。可以使用建模软件内部脚本，将模型特殊参数输出至运维平台中，作为对照，运维平台同时采集现场车间实际数据，两者进行比对，以实际生产数据为准，分析当初设计之时遗漏的点，同时需要重新评估产品设计时设置的参数是否合理，如果发现某些参数无法满足需求，就需要重新调整这些参数并进行测试，确保产品能够正常工作。重复上述步骤，不断优化迭代，从而完善整个挤压机系统。

42、步骤9具体如下：

43、针对铝挤压机设备的生产车间可以使用头脑风暴优化算法，对生产订单进行优化排序，对生产设备进行监控，使用智能算法对设备生产过程进行故障诊断。

44、本发明的有益效果是，给产品开发带来了根本性的转变和提升，并且这种方法不同与以往的基于文本的开发模式，使用模型作为核心，建立了数字化、精确化、规范化的基础模型，减少语言文字带来的歧义性，并且在进行下一代产品的设计时可以直接套用该模型，大大降低开发成本；在此基础之上搭建该产品的生产运维平台，记录分析并可视化设备的工作状况以及产出订单等信息，使得车间生产管理人员更加方便的进行产品的生产管理；在产品设计之时，对该产品生产流程进行仿真，模拟真实工厂生产环节，再将得到的结果进行优化，反馈给最初的系统设计，形成一个完整的闭环生产，信息得到动态更新，从而更好的指导真实车间生产。本专利提出的这种新型框架适用与这一系列的复杂重型装备生产问题，并可以将该平台实现的资源互通、智能管理等功能轻易的实现在其他项目中，具有良好的推广性和扩展性。