[发明专利]基于数据驱动建模与仿真优化的流水线规划方法及设备

说明书

本发明公开了一种基于数据驱动建模与仿真优化的流水线规划方法及设备，属于生产线规划与设计领域。该方法在基于数据驱动对流水线的各项数据进行快速分析并建立数据模型；通过分层建模基于数据模型建立仿真模型并驱动仿真模型运行，输出仿真结果根据设定各项指标评估结果优劣，对设备资源分配不合理进行持续优化改善，从而快速进行合理的流水线规划设计。本发明通过数据驱动快递建立模型,其模型的灵活性和重用性较好，可以通过修改外部数据驱动仿真模型运行不同的仿真实验，增强了仿真模型的柔性、通用性和可移植性，提高了规划效率，在自动快速建模的基础上提高了效率也保证了正确性。

技术领域

本发明属于生产线规划与设计领域，更具体地，涉及一种基于数据驱动建模与仿真优化的流水线规划方法及设备。

背景技术

随着近些年国内经济迅速发展，产品多品种小批量需求的增加，市场向企业提出愈发智能化、数字化的要求。伴随着的行业竞争的加剧，为快速抢占这个不断增长的市场，企业想通过对当前生产模式的升级，在工厂采用先进的智能硬件和软件系统，推行智能制造新模式，从而提高产能和产品质量，提升企业自身竞争，扩大市场并降低生产成本。智能制造对车间制造柔性有较高需求，亟需一个能够快速、实时的仿真系统，对生产系统进行评估和优化。

但传统仿真技术消耗大量人力和时间成本，且无法对生产车间的改动做出快速响应。传统流水线车间必须向智能车间转型，但是智能车间建造成本较高，因此需要在设计阶段对智能车间系统进行详细的分析，而离散事件建模仿真技术作为生产系统分析的有效工具，愈发重要。在柔性较高的自动化流水线车间中，由于仿真技术可以处理利用数学模型无法处理的复杂系统，能够准确地描述现实情况，确定影响系统的关键因素，近几年来有越来越多人开始研究仿真建模技术在智能车间中的应用。

要实现流水线车间真正的智能化，迫切需要能够快速对车间进行准确评估的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于数据驱动建模与仿真优化的流水线规划方法及设备，其目的在于，采用面向对象的方式，通过车间制造系统的数据导入进行分层建模并驱动仿真模型运行，并基于运行结果进行仿真模型优化，由此实现对智能流水线的自动规划和设计以及对车间进行快速准确地评估。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于数据驱动建模与仿真优化的流水线规划方法，包括如下步骤：

(1)针对流水线车间的普遍特征，使用面向对象的建模方法，将车间的实体进行抽象生成类，建立各个类之间的关系，从而获得自动流水线车间的概念模型；并根据已知生产制造数据搭建自动流水线车间的数据模型，包括：车间物理布局数据、生产工艺数据和生产计划数据；

(2)根据自动流水线车间的流程，使用分层建模的方式，先基于自动流水线车间的概念模型和数据模型中的车间物理布局数据、生产工艺数据，建立自动流水线车间的静态仿真模型；再导入数据模型中的生产计划数据来驱动静态仿真模型运行，实现动态仿真；

(3)根据预设指标对动态仿真的输出结果进行判定，若不满足预设指标，则对当前的流水线车间静态仿真模型进行瓶颈识别，基于识别出的瓶颈环节，重新分配流水线资源并再次对仿真输出结果进行判定，直至满足预设指标，获得最优仿真模型，即获得流水线车间的最优规划设计方案。

进一步地，步骤(1)包括如下子步骤：

(1.1)整理自动流水线车间的层次结构，对车间基本构成元素和流程进行整理，将流水线车间模型分为两个部分：生产线和物流系统，生产线负责完成物料的加工过程，物流系统负责物料在整个车间中的整个转运过程；

(1.2)使用统一建模语言建立车间概念模型，用于描述自动流水线车间中的抽象类以及类与类之间的关系；