[发明专利]一种数字孪生车间物料准时配送方法及系统

说明书

本发明公开了一种数字孪生车间物料准时配送方法及系统，该方法包括：步骤1，车间物流系统虚拟模型构建；步骤2，工艺完成时间预测，首先以单个工人操作完成时间为变量，建立操作节点完成时间预测模型；然后以操作节点完成时间预测模型为基础进行操作节点完成时间的预测；进一步，对工步、工序和工艺的完成时间进行预测；步骤3，进行无碰路径规划；步骤4，物料准时配送任务下发，包括进行任务队列生成、路径时间评估、任务下发机制和准时度评价，实现物料配送任务的准时下发；步骤5，数字孪生车间物料准时配送。本发明能够在一定程度上解决数字孪生车间物料配送与工艺推进不同步的问题，为车间物料配送系统开发提供可靠的技术保障。

技术领域

本发明属于工业数字化和计算机科学领域，具体涉及一种数字孪生车间物料准时配送方法及系统。

背景技术

面对全球日益复杂的竞争形势，离散制造企业纷纷向数字化、信息化进行转型，以提高生产效率，增强企业核心竞争力。数字孪生技术作为信息物理融合的一种重要手段，受到了日益广泛的关注。与此同时，数字孪生车间的建设也对物料的实时配送提出了更高的要求，传统的物料配送模式已经成为影响数字孪生车间运行效率的瓶颈环节。

工艺执行和物料配送是生产过程的重要组成部分。理想情况是物料配送按照工艺执行的需求进行实时配送，但是在实际生产过程中，工艺执行往往提前完成或者滞后完成，存在着工艺完成时间不确定的问题，而物料配送系统无法及时响应这些变化；物料配送过程中也会因为路径冲突等原因而出现配送不准时、配送效率低的问题。这些问题导致了工艺执行和物料配送无法同步进行，严重影响了数字孪生车间的运行效率，因此目前迫切需要一种数字孪生车间物料准时配送方法及系统。

发明内容

本发明的技术解决方案是：针对数字孪生车间中物料配送不准时的问题，以数字孪生车间为基础，提出了一种数字孪生车间物料准时配送方法及系统，该方法可以实现数字孪生车间物料的准时配送，显著提高数字孪生车间的运行效率。

本发明的技术方案如下：一种数字孪生车间物料准时配送方法，包括以下步骤：

步骤1，车间物流系统虚拟模型构建，用于构建工艺模型、地图模型、人员模型、任务模型和移动设备模型；

步骤2，工艺完成时间预测，首先以单个工人操作完成时间为变量，建立操作节点完成时间预测模型；然后以操作节点完成时间预测模型为基础进行操作节点完成时间的预测；进一步，对工步、工序和工艺的完成时间进行预测；

步骤3，进行无碰路径规划，物料配送需要同时对有轨的AGV自动导引车和无轨的辅助设备进行路径规划，以时间窗模型为基础，建立多模型通信机制，实现混合环境下时间可控的无碰路径规划；

步骤4，物料准时配送任务下发，包括进行任务队列生成、路径时间评估、任务下发机制和准时度评价，实现物料配送任务的准时下发；

步骤5，数字孪生车间物料准时配送，包括模型管理、工艺完成时间预测、无碰路径规划、准时配送任务下发和基础数据管理，能够实现物料的准时配送。

进一步的，所述步骤1的工艺模型构建，分为操作节点建模、工步建模、工序建模和工艺建模；所述操作节点建模包括节点名称、执行要素、工时信息、约束条件、下一节点属性；并完成工步、工序和工艺模型的构建，使总装工艺层次化组织，从而明确相互之间的约束关系；所述工艺模型中的动态属性与孪生车间的孪生数据中心进行通信，实时交互，确保实时性。

进一步的，所述步骤1的地图模型构建，包括构建栅格模型、拓扑图模型、数据模型、行为模型和规则模型；其中栅格模型和拓扑图模型由数字孪生车间的实时三维模型演化而来，确保了模型的准确性和实时性；数据模型用于存储地图相关的数据，行为模型明确地图中各个要素的行为规律和特性参数，规则模型中添加模型要素的约束规则。