[发明专利]一种复杂电子装备总装数字孪生车间

说明书

本发明基于复杂电子装备总装特点，为增加产线柔性，提高产线效率，提出了一种复杂电子装备总装数字孪生车间的构建方法，解决了复杂电子装备总装中生产效率低、资源调配差、错误返工率高、质量不稳定，不能有效满足快速生产周期和一次装配成功率低的问题。

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种数字孪生技术。

背景技术

复杂电子装备总装，具有手工离散作业、质量要求严格、生产批量小、人力投入大、周期长等特点。单件小批量生产，存在设计更改发生率高、人工作业产品质量不稳定、各生产资源不协同等因素，所以，复杂电子装备总装质量，呈现不确定的特点，亟需解决。

复杂电子装备总装的工艺特点，对生产过程的协同性、生产计划的灵活性、生产环节的可控性提出了很高的要求，一旦发生重大错误，成本付出极为昂贵。

数字孪生技术，是指用数字技术，描述和建模一个与物理实体的特性、行为和性能一致的过程或方法，它是实现物理空间与信息空间交互与融合的有效途径。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种电子装备数字孪生车间，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

孪生车间包括复杂电子装备总装物理车间、复杂电子装备总装虚拟车间、复杂电子装备总装车间信息融合系统、复杂电子装备总装车间智能运营平台四个部分。

复杂电子装备总装物理车间，建立信息高度集成的物理车间智能感知系统，从人、机、物、环境四个维度，智能感知物理环境下的所需信息，并在信息中心实现在物理层面的全要素互联。

复杂电子装备总装虚拟车间，从几何、物理、行为、规则四个维度对物理车间的人、机、物、环境进行建模，将各模型关联、组合与集成，构建从物理车间到虚拟车间的高度映射。

复杂电子装备总装车间信息融合系统，在物理车间和虚拟车间高度映射的基础上，将物理车间现场实时采集的数据和虚拟车间的模型数据、仿真数据进行比对、清洗、聚类、迭代、修正、融合，实现物理空间和虚拟空间、智能运营平台的交互，真实刻画车间运行状态和特性。

复杂电子装备总装车间智能运营平台，结合如MES执行制造系统之类的信息系统、人工智能、大数据等手段，提供车间生产运行过程中所需的排产、协同工艺、质量管控、风险预判等服务，实现智能辅助决策或智能决策。

进一步的，数字孪生物理车间构建的关键在于，建设全方位覆盖复杂电子装备总装车间环境、生产制造设备、生产过程的现场数据采集系统。

首先，对现场需要采集的数据进行分析；然后，结合复杂电子装备总装涉及的制造资源、产品信息以及相关的信息系统，建立需要采集的对象，在采集模型建立的基础上，确定采集方法，如传感器、二维码、设备联网、人机交互等；最后，构建大数据采集物理网，优化拓扑结构，通过工业物联网，采用统一、高效的数据交换协议与数据接口，实现复杂电子装备总装现场多源异构数据的实时、准确、可靠采集与传输。

复杂电子装备总装制造系统是一个信息不断产生、不断变化的动态系统，其装配现场数据具有多源、实时、海量、异构等特性。

现场数据采集系统包括产品数据采集系统、设备数据采集系统、生产过程数据采集系统。

产品数据，包括产品基础数据和状态数据等；设备数据，包括设备基础数据、状态数据、运行数据等；生产过程数据，包括人员数据、物料数据、质量数据、任务数据、环境数据、和生产异常信息等。

进一步的，虚拟车间作为物理车间的数字孪生模型，需要构建物理车间中各要素统一的结构，结合实体产生的数据，构建出数字空间中的孪生模型。

在总装生产过程中，影响生产的关键要素包括人、机、物、环境，即生产过程中的人员、设备、物料和产品、环境，将数字孪生模型采用统一的表达