[发明专利]一种面向装配车间的数字孪生模型的构建方法

权利要求书

1.一种面向装配车间的数字孪生模型的构建方法，包括多尺度模型的构建、多维度模型的构建以及相应的模型融合、模型轻量化方法；

步骤1：多尺度数字孪生模型构建：

多尺度是指元素、工序、生产线、车间四个基本的工业尺度，按照层次化建模方法从颗粒度最小的元素尺度依次往上进行建模；

步骤1.1：元素包含实体类与空间类两大类，其中实体类包括了采集设备、物流设备、装配设备、操作员四种元素，空间类包括了仓储空间、生产空间、运输空间三种元素，分析建立包含元素种类、属性与相互关系的形式化表达式；

步骤1.2：构建基于元素的工序映射模型，结合生产实际将工序分为四种类别：准备类、检测类、操作类与清理类，通过元素的不同组合关系来反映不同的工序功能与属性；

步骤1.3：以工序与元素为基础，构建生产线的形式化表征；用工序流的模式将工序组织起来，再辅以不同的独立元素，利用不同的工序组织形式来确定生产线的组织形式，确定生产线的属性、相互关系；

步骤1.4：结合元素、工序、生产线三个尺度模型，构建车间尺度的整体框架，保证车间内部逻辑的一致性与功能之间的独立性；

步骤2：多维度数字孪生模型构建；

从几何、物理、行为、规则四个层面建模。基于模型的定义(MBD)技术是以机械设备的几何模型为基础，将工艺信息、物理信息、编号属性信息等信息附着于几何模型之上，实现模型的轻量化与高效化。借鉴于MBD方法的思路，提出一种基于工艺过程定义(Bill ofProcess，BOP)的数字孪生模型建模技术，以几何模型作为基础，对于工艺过程信息、产品物理信息等涉及物理模型、行为模型、规则模型的信息在几何模型上完成附着，虚拟映射的形式化描述为：

V＝M+P+B+I；

PΔBΔI→M；

依据多尺度建模阶段建立的不同的粒度的模型可以形成基于不同粒度数据的数据节点。数据节点的建立首先需要确定在不同层级节点所需要涵盖的数据与信息，然后再完成不同节点间节点流的建立，明确节点间的组成逻辑与组成关系；

步骤2.1：基于多尺度模型进行数据节点的确立，主要是基于元素、工序模型来建立基础的数据节点，确定与不同类型要素、工序相匹配的数据节点以及独立控制作用的数据节点；

步骤2.2：依据构建的数据节点特征，将数据节点的演化过程类比为树的生长过程，确定数据节点的演化逻辑；

步骤2.3：考虑基于多源信息融合理论，根据通用的物理信息融合框架建立三级数据融合模式，结合多尺度模型，形成在工序层级实现元数据融合，在生产线层级实现特征级数据融合，在车间层级实现决策级数据融合的三级数据融合模式，完成多尺度多维度模型的融合。