[发明专利]基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统

说明书

本发明公开基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统，涉及车间工艺规划领域。该基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统包括理论准备、工艺规划、虚拟空间和物理空间，通过理论准备进行工艺规划，根据工艺规划建立虚拟空间和物理空间，物理空间实时反馈给虚拟空间，虚拟空间对物理空间进行工艺更改，虚拟空间支持协同工程，物理空间支持并行工程，协同工程与并行工程实现信息物理融合并建立出数字化工艺规划系统。该基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统能够使虚拟空间的仿真模型与物理空间的实体相互映射，实现设计数据到工艺的无缝对接，通过三维工艺系统的实施改进制造与设计数据的一致性，提高效率与质量。

技术领域

本发明涉及车间工艺规划技术领域，具体为基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统。

背景技术

当今国内制造业通过计算机辅助制造系统和先进现代化生产设备提高了产品设计开发能力(CAD)和生产制造能力(CAM)，然而，带给企业的制造能力和与之相关的工艺水平(CAPP)及生产调整能力并没有产生相应提升，作为新兴制造技术，数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过生产线工艺规划系统仿真环境的构建，可将企业最重要的生产准备、工艺规划、人机工效、设备维护纳入数字一体化，实现真正的工艺并行数字工程。

国内的数字孪生研究的实际应用仍然不足，基于数字孪生进行复杂产品设计与制造一体化集成的研究相对较少，仅从工艺信息传递和表达上我国仍然未摆脱苏联式二维表方式，将产品、工艺与制造资源联系起来，没有将工厂实际映射起来，而工厂的布局恰恰又与产能、效能密不可分，这就会造成工艺只是工艺，没有与工厂有机的结合，不能很好的满足工厂的工艺要求，工艺到达现场后，仍然需要优化，这样就造成工艺的反反复复，未能实现以四大数据的联动，环节缺少了一体化全息的工艺技术，不能完全的实现工艺阶段对后续制造过程的方案的分析评估，国内的数字化工艺管理上未形成普遍的一条链，仅在工艺阶段某个信息技术点上能够与国外能力相当，在以单一信息架构同一数据源上下通用传递中，明显缺乏一体化理念，整体信息源管理上统一性较差，更谈不上提出的数字化工厂理念。我国的三维数字化研发工艺产品通用性和实用性较差，不能很好的涵盖大部分行业特点，因此在实施过程中必须通过二次开发实现，具有一定的局限性；由于国内的软件厂商并不具备三维设计软件能力，只能与上下游其他三维主流软件集成，无法做到设计、工艺、制造真正的一体化。因此有必要融合数字孪生模型与数字线技术，利用数字技术对物理实体对象的特征、行为、形成过程和性能等进行描述和建模，实现物理空间和虚拟空间中数据和信息的“虚实融合”。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明公开了基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统包括理论准备、工艺规划、虚拟空间和物理空间，通过所述理论准备进行工艺规划，所述工艺规划包括资源数字孪生模型和三维工艺规划，根据所述工艺规划建立虚拟空间和物理空间；

所述物理空间实时反馈给虚拟空间，所述虚拟空间对物理空间进行工艺更改，所述虚拟空间支持协同工程，所述物理空间支持并行工程，所述协同工程与并行工程实现信息物理融合并建立出数字化工艺规划系统。

优选的，所述理论准备包含有现场调研、工艺流程分析、数字孪生技术和数据收集。

优选的，所述资源数字孪生模型包含有产品设计MBD模型、虚拟生产线建模和工艺规划信息建模。

优选的，所述三维工艺规划包含有产线布局分析、路径规划分析、人机工程分析、装配序列规划、工位平衡分析和加工规划分析。

优选的，根据所述工艺规划收集工艺设计数据、产品设计数据、产品制造数据和产品服务数据。