[发明专利]基于数字孪生的废旧汽车拆解车间运维方法、系统及其计算机设备

说明书

本发明涉及一种基于数字孪生的废旧汽车拆解车间运维方法、系统及其计算机设备，所述方法包括如下步骤：构建废旧汽车拆解车间几何模型；对几何模型赋予相应的物理特性，对几何模型各部分添加材料属性，表征拆解车间的能耗行为，得到废旧汽车拆解车间虚拟模型；构建废旧汽车拆解车间虚拟模型的知识库；构建废旧汽车拆解车间虚拟模型的各拆解设备约束条件；利用蚁群算法、遗传算法、粒子群算法结合知识库，根据所求目标对废旧汽车进行拆解序列规划。上述运维方法克服传统拆解车间拆解方式粗放、拆解效率低、拆解进度感知滞后的缺点，实现拆解前在虚拟空间反复迭代仿真发现未知问题，拆解时虚拟空间与物理空间实时交互，全面感知拆解过程状态。

技术领域

本发明属于车辆报废拆解领域，尤其涉及一种基于数字孪生的废旧汽车拆解车间运维方法、系统及其计算机设备。

背景技术

随着经济社会的持续发展，人民生活水平的不断提高，汽车开始走进千家万户。自2009年起我国汽车产销量已连续11年蝉联全球第一，截止到2020年，我国汽车累计保有量达到2.81亿量。在新车大量涌入市场的同时，中国汽车报废数量也在不断增加，2020年报废汽车数量近1850万辆，我国已逐渐进入汽车报废的高峰期。然而我国在废旧汽车拆解线建设与运维方面却比较落后，废旧汽车机械化、规模化拆解线建设实施和智能化技术应用等方面仍处于初级阶段，目前国内废旧汽车回收企业大多采用作坊式或者单工位模式，通过粗犷的机械挤压或暴力破碎方法对废旧汽车进行拆解和破碎，能耗高、拆解效率低、零部件完好率低、拆解进度感知滞后。随着信息技术、数字化建模技术、传感器技术的不断发展，数字孪生开始得到广泛应用。基于数字孪生思想，构建虚拟拆解车间，全方位多维多尺度感知拆解状态，实现拆解过程实时监控，拆解过程在车间反复迭代，减少拆解过程不确定性。

发明内容

基于此，针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种基于数字孪生的废旧汽车拆解车间运维方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于数字孪生的废旧汽车拆解车间运维方法，所述方法包括如下步骤：

S1：获取废旧汽车拆解车间几何特征，构建废旧汽车拆解车间几何模型；其中，几何特征包括废旧汽车拆解流水线工段及其各拆解设备、辅助设施；

S2：对几何模型赋予相应的物理特性，对几何模型各部分添加材料属性，表征拆解车间的能耗行为，得到废旧汽车拆解车间虚拟模型；

S3：获取废旧汽车物理拆解车间数据并清洗存储，构建废旧汽车拆解车间虚拟模型的知识库；其中，所述物理拆解车间数据包括人员数据、拆解设备数据、物料数据、工具工装数据和环境数据；

S4：构建废旧汽车拆解车间虚拟模型的各拆解设备约束条件；约束条件为各拆解设备的位置、速度、加速度进行约束，以及废旧汽车在各工段之间转移速度约束；

S5：利用蚁群算法、遗传算法、粒子群算法结合知识库，根据所求目标对废旧汽车进行拆解序列规划；其中，所求目标为拆解时间、成本和能耗。

在步骤S2中，所述拆解车间能耗行为包括车间固定能耗、拆解设备能耗及车辆转移能耗，所述拆解设备能耗包括工作能耗、空载能耗，拆解车间能耗利用式(1)进行计算，

其中p₁为车间固定功率，T为拆解车间运行时间，w₂为废旧汽车转移一次的能耗，d_con废旧汽车转移总次数，p_mr拆解设备空载功率，P_mw拆解设备加工功率，T_mr拆解设备空载时间，T_mw拆解设备工作时间。

在步骤S2中，所述废旧汽车拆解流水线工段包括地面拆解线工段和空中拆解线工段；所述地面拆解线工段包括预处理工段、内外饰拆解工段、零部件处理工段；所述空中拆解线工段包括底盘拆解工段、发动机拆解工段。