【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于數(shù)字化工廠(chǎng)，涉及一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工類(lèi)零件為多品種、小批量混產(chǎn)的離散生產(chǎn)模式。自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)可解決傳統(tǒng)的以人為主的生產(chǎn)方式存在著工序分散、生產(chǎn)節(jié)拍不易控制等問(wèn)題。但在生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析以及生產(chǎn)決策、優(yōu)化等方面都有待進(jìn)一步加強(qiáng)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工零件自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的智能化水平需要進(jìn)一步提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工零件自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)智能化水平需要進(jìn)一步提高問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法。
2、本專(zhuān)利技術(shù)提供一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，包括：生產(chǎn)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)感知層、孿生數(shù)據(jù)層、孿生模型層和孿生應(yīng)用層；
3、所述生產(chǎn)設(shè)備層包括多種航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備，是生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集的來(lái)源；
4、所述網(wǎng)絡(luò)感知層包括工控網(wǎng)傳感器和園區(qū)網(wǎng)系統(tǒng)，工控網(wǎng)傳感器用于采集生產(chǎn)設(shè)備層的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；
5、所述孿生數(shù)據(jù)層用于存儲(chǔ)工控網(wǎng)傳感器采集的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和園區(qū)網(wǎng)系統(tǒng)中的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)；
6、所述孿生模型層基于實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)及設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)構(gòu)建孿生環(huán)境、業(yè)務(wù)邏輯模型以及分析模型；
7、所述孿生應(yīng)用層根據(jù)孿生模型層構(gòu)建的孿生環(huán)境、業(yè)務(wù)邏輯模型和分析結(jié)果進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程仿真和產(chǎn)線(xiàn)性能展示。
8、本專(zhuān)利技術(shù)還提供一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生
9、步驟1、孿生數(shù)據(jù)獲取：采用工控網(wǎng)傳感器對(duì)航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)備、資源進(jìn)行數(shù)據(jù)采集獲得實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)接口協(xié)議獲取園區(qū)網(wǎng)系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)和設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)；
10、步驟2、孿生數(shù)據(jù)傳輸：通過(guò)接口協(xié)議將實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)和設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)傳輸至孿生數(shù)據(jù)層，實(shí)現(xiàn)工控網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)系統(tǒng)與孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，保證物理生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)據(jù)和孿生生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步；
11、步驟3、孿生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：將時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)和設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到孿生數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于后續(xù)建模和仿真分析；
12、步驟4、孿生環(huán)境構(gòu)建：對(duì)航發(fā)產(chǎn)品的生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備進(jìn)行三維建模并進(jìn)行渲染，進(jìn)行設(shè)備的幾何屬性設(shè)置、物理屬性設(shè)置、行為屬性設(shè)置以及通訊接口設(shè)置，完成孿生環(huán)境的構(gòu)建；
13、步驟5、業(yè)務(wù)邏輯建模：分析航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的零件生產(chǎn)工藝流程，對(duì)孿生生產(chǎn)線(xiàn)中的設(shè)備和資源進(jìn)行工藝布局，分析物料流動(dòng)、作業(yè)過(guò)程進(jìn)行孿生生產(chǎn)線(xiàn)的邏輯模型創(chuàng)建；
14、步驟6、孿生數(shù)據(jù)建模：基于采集到的生產(chǎn)線(xiàn)孿生數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法構(gòu)建孿生生產(chǎn)線(xiàn)的分析模型；
15、步驟7、孿生數(shù)據(jù)應(yīng)用：基于孿生環(huán)境，在數(shù)字孿生系統(tǒng)中在線(xiàn)同步物理生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、物流狀況、檢測(cè)狀況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控；基于業(yè)務(wù)邏輯模型實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程仿真；基于分析模型實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)性能指標(biāo)展示。
16、本專(zhuān)利技術(shù)的一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法，具有以下有益效果：
17、(1)基于數(shù)字孿生系統(tǒng)可以在孿生場(chǎng)景中對(duì)零件的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全方位、任意角度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確、直觀(guān)地了解生產(chǎn)線(xiàn)的整體運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件生產(chǎn)過(guò)程的有效把控。
18、(2)通過(guò)數(shù)字孿生系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)孿生生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)行，映射物理產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)加工過(guò)程，對(duì)生產(chǎn)信息、倉(cāng)儲(chǔ)狀況、產(chǎn)品合格率、設(shè)備利用率、生產(chǎn)效率和設(shè)備的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。
19、(3)基于數(shù)字孿生系統(tǒng)可以模擬零件裝夾、加工、磨拋、清潔、測(cè)量、標(biāo)印等的生產(chǎn)過(guò)程，可以分析生產(chǎn)線(xiàn)的生成能力、生產(chǎn)能耗、生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)瓶頸，可以驗(yàn)證生產(chǎn)物料配送策略、生產(chǎn)計(jì)劃方案的合理性，提高產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)成本。
20、(4)基于數(shù)字孿生系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)孿生生產(chǎn)線(xiàn)和物理生產(chǎn)線(xiàn)的虛實(shí)同步，可以對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行全程監(jiān)控、故障檢測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過(guò)對(duì)物理產(chǎn)線(xiàn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、建模和分析，可以更好地挖掘產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，保障生產(chǎn)線(xiàn)的穩(wěn)定運(yùn)行，提升生產(chǎn)線(xiàn)的智能化水平。
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1.一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，包括：生產(chǎn)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)感知層、孿生數(shù)據(jù)層、孿生模型層和孿生應(yīng)用層；
2.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，所述工控網(wǎng)傳感器包括：PLC、力扭矩傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、光學(xué)傳感器和光電傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于：
4.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于：
5.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟6中的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控包括環(huán)境溫度監(jiān)控、主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)控、主軸扭矩監(jiān)控、精加工振動(dòng)監(jiān)控、工件尺寸監(jiān)控和物料位置監(jiān)控；
6.一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：
7.如權(quán)利要求6所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：
8.如權(quán)利要求6所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述業(yè)務(wù)邏輯模型包括：作業(yè)邏輯模型、生產(chǎn)計(jì)劃模型、工藝
9.如權(quán)利要求6所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述分析模型包括：生產(chǎn)節(jié)拍模型、產(chǎn)能模型、能耗模型、利用率模型、整體效率模型和生產(chǎn)平衡模型；通過(guò)構(gòu)建分析模型實(shí)現(xiàn)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析。
10.如權(quán)利要求6所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，包括：生產(chǎn)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)感知層、孿生數(shù)據(jù)層、孿生模型層和孿生應(yīng)用層；
2.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，所述工控網(wǎng)傳感器包括：plc、力扭矩傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、光學(xué)傳感器和光電傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于：
4.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于：
5.如權(quán)利要求1所述的適用于航發(fā)產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟6中的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控包括環(huán)境溫度監(jiān)控、主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)控、主軸扭矩監(jiān)控、精加工振動(dòng)監(jiān)控、工件尺寸監(jiān)控和物料位置監(jiān)控；
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【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉建永，趙恒，賀芳，張森堂，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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